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金属有机骨架材料(MOFs)是一种多孔的固体材料,具有多孔性、比表面大、骨架多变、结构丰富、较高的热稳定性和化学稳定性等特点。在分子选择性吸附方面有很好的应用前景。挥发性有机化合物(VOCs)是一类常见的环境污染物,研究MOFs对VOCs的吸附行为对于发展VOCs的去除、吸附和富集的新方法具有非常重要的意义。
本论文应用石英晶体微天平对VOCs在MOFs上的吸附性质进行了研究。选择了六种带不同官能团的VOCs(正己烷,甲苯,甲醇,丁酮,二氯甲烷和正丁胺)作为探针分子,对MIL-101进行了吸附研究。MIL-101采用无HF的合成方法,利用滴涂法制成QCM涂层,并在四个不同温度下进行了等温吸附线的测定,用Dubinin-Astakhov(DA)方程进行了很好的拟合,并计算比较了等量吸附热。还对常用的吸附剂活性炭的吸附性质进行了研究,并与MIL-101进行了对比。得到以下结果:MIL-101具有较大的比表面积,吸附量比活性炭大;MIL-101的孔表面是异质性的,吸附位点主要有两种,其中金属空位点对吸附有很大影响。另外,还研究了另七种VOCs(正己烷,环己烷,甲苯,甲醇,1,4-二氯乙烷,乙酸乙酯,正丁胺)在三种MOFs(MIL-53,MIL-100,MIL-101)上的吸附,发现孔结构和孔径对吸附有很大的影响,并进一步证实了金属空位点对吸附性能的影响。本论文研究表明MOFs在VOCs的吸附富集等方面是一类具有很大潜力的新型多孔材料。