【摘 要】
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化石燃料的广泛利用造成了大气中CO2浓度的持续增加,给地球环境和人类活动带来了严重威胁,因此,捕获和分离CO2是一个刻不容缓的问题。目前寻找具有高CO2吸附容量、良好选择性和强再生能力的新型吸附材料是科学界的研究热点。多孔氮化硼（p-BN）具有高比表面积、丰富的孔道结构以及高的稳定性,并且自身具有一定的CO2吸附能力,在CO2气体吸附领域已有着较深入的研究,但p-BN对CO2的选择性较低。为了解决
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.21806029）；
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化石燃料的广泛利用造成了大气中CO2浓度的持续增加,给地球环境和人类活动带来了严重威胁,因此,捕获和分离CO2是一个刻不容缓的问题。目前寻找具有高CO2吸附容量、良好选择性和强再生能力的新型吸附材料是科学界的研究热点。多孔氮化硼（p-BN）具有高比表面积、丰富的孔道结构以及高的稳定性,并且自身具有一定的CO2吸附能力,在CO2气体吸附领域已有着较深入的研究,但p-BN对CO2的选择性较低。为了解决上述问题,本课题引入一种新型的多孔材料——方钠石型2-甲基咪唑锌（ZIF-8）,ZIF-8具有大的微孔体积、高比表面积、良好的稳定性和高CO2吸附容量,在CO2吸附分离领域备受关注。因此,我们以p-BN作为基底,将ZIF-8纳米晶与p-BN进行复合,制备出p-BN@ZIF-8复合材料,并对其形貌、结构和CO2气体吸附和分离性能进行研究,同时进一步选择不同形貌BN作为基底与ZIF-8形成BN@ZIF-8复合材料,以期得到具有高吸附能力、高选择性和良好稳定性的新型多孔吸附剂。主要研究内容如下:（1）采用浸渍法和溶剂法将ZIF-8纳米晶负载在多孔氮化硼微米棒（p-BNMR）表面,获得了能够高效捕获并分离CO2气体的p-BNMR@ZIF-8复合材料。通过研究ZIF-8的反应时间和生长次数对复合材料的形貌、结构和CO2吸附性能的影响,探索最佳的制备工艺,并对CO2吸附效果最佳的p-BNMR@ZIF-8-3复合材料进行吸附热计算、循环稳定性测试和CO2动态吸附测试。最后,采用理想吸附溶液理论预测了p-BNMR@ZIF-8-3复合材料在CO2/N2混合气体中对CO2的选择性吸附行为。（2）选择四种不同形貌的氮化硼（氮化硼纳米纤维（p-BNNF）、氮化硼泡沫（p-BNFM）、氮化硼纳米片（BNNP）、氮化硼纳米球（BNNS））作为基底,采用最佳的制备工艺条件,分别与ZIF-8纳米晶进行复合得到p-BNNF@ZIF-8-3、p-BNFM@ZIF-8-3、BNNP@ZIF-8-3和BNNS@ZIF-8-3四种复合材料,探究氮化硼基底的微观结构对复合材料CO2吸附性能的影响,并着重分析了p-BNFM@ZIF-8-3对CO2气体的吸附性和选择性。
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