两种MOFs的制备和改性及其C2H4/C2H6和CO2/CH4/N2吸附性能

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lobohzs
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实现常温下高效分离小分子碳氢化合物气体对于节约能源减少排放具有重要意义,在石油化学工业有重要需求。吸附技术被视为一种很有潜力的高效分离技术,其关键在于研制出具有优良分离性能的吸附剂材料。本文围绕C2H4/C2H6混合气的分离提纯、烟道气和生物甲烷气中CO2的捕获这一实际需求,研究了Gly-Ni-DOBDC的合成方法及其对C2H4/C2H6的分离性能;研究了常温合成RT-Cu(Qc)2及其对CO2、CH4和N2的分离性能。本文的研究具有理论研究价值和实际意义。本文采用前合成改性方法成功制备了Gly-Ni-DOBDC,并对材料进行表征。红外图谱显示甘氨酸(Gly)成功负载到Ni-DOBDC上。改性材料的晶体出现柱状生长,但整体晶面结构没有发生改变。Gly-Ni-DOBDC的比表面积和孔容受Gly的负载量影响,其大小与Gly的负载量成反比关系,它的比表面积和孔容分别在1261.47-1019.87 m~2/g和0.458-0.358 cm~3/g范围。本文研究了Ni-DOBDC和Gly-Ni-DOBDC材料对乙烯和乙烷的吸附分离性能。Ni-DOBDC和Gly0.5-Ni-DOBDC均表现出优先吸附乙烯的特性,在298 K和1 bar下,Ni-DOBDC的乙烯和乙烷吸附容量分别为6.81和6.24 mmol/g,IAST计算选择性为6.2,Gly0.5-Ni-DOBDC的乙烯和乙烷吸附容量分别为5.46和4.55 mmol/g,IAST计算选择性为9.5,固定床透过实验表明Gly0.5-Ni-DOBDC具有优于Ni-DOBDC的乙烯乙烷动态吸附分离能力,能够在常温常压条件下实现乙烯乙烷的完全分离。本文通过常温快速合成方法制备了RT-Cu(Qc)2并研究了其对CO2、CH4和N2的吸附分离性能。RT-Cu(Qc)2的BET比表面积为281.1 m2/g,在298 K和1 bar下,RT-Cu(Qc)2对CO2、CH4和N2的吸附量分别为1.83 mmol/g、0.098 mmol/g和0.035 mmol/g,IAST计算的CO2/CH4(50:50)和CO2/N2(15:85)的吸附选择性分别为1213和1205。固定床透过实验表明水汽基本不影响材料对CO2的吸附,常温常压下材料能够很好的实现CO2/N2混合气体的完全分离。
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