【摘 要】
:
挥发性有机化合物(VOCs)对环境和人体健康均具有严重危害,吸附法作为有效的VOCs脱除技术已得到广泛应用。金属有机框架材料(MOFs)以极大的比表面积、可调节的孔径和可修饰性等优势,在VOCs吸附脱除领域展现出良好的应用前景。本文基于分子动力学和巨正则系综蒙特卡洛法研究了VOCs在MOFs表面的吸附过程机制,对模拟吸附效果最佳的NU-1000进行了合成实验,并通过掺杂Fe元素进一步增强了对典型V
【基金项目】
:
国家自然科学基金联合基金重点项目(U20A20302); 国家重点研发计划(2018YFB0605202-2);
论文部分内容阅读
挥发性有机化合物(VOCs)对环境和人体健康均具有严重危害,吸附法作为有效的VOCs脱除技术已得到广泛应用。金属有机框架材料(MOFs)以极大的比表面积、可调节的孔径和可修饰性等优势,在VOCs吸附脱除领域展现出良好的应用前景。本文基于分子动力学和巨正则系综蒙特卡洛法研究了VOCs在MOFs表面的吸附过程机制,对模拟吸附效果最佳的NU-1000进行了合成实验,并通过掺杂Fe元素进一步增强了对典型VOCs的吸附性能,对优化MOFs吸附脱除VOCs具有重要科学意义。对VOCs吸附过程的内外部影响因素,如吸附质与吸附剂的几何结构、改性官能团、MOFs的金属位点、酸碱和水等进行归纳分析,提出了适用于吸附VOCs的MOFs筛选策略。基于分子动力学和巨正则系综蒙特卡洛法研究了苯、甲苯、乙苯、甲醛和水分别在Ui O-66、Ui O-67、Ui O-68、BUT-66和NU-1000表面的吸附过程。从吸附量、吸附能、吸附等温线、吸附密度分布和扩散系数等不同角度考察了五种MOFs对吸附质的吸附能力。结果表明,随着MOFs结构中连接配体的增长,Ui O-66、Ui O-67和Ui O-68对苯系物的吸附量逐渐增大,但对小分子甲醛的吸附量逐渐减小,而BUT-66由于具有弯曲的细小孔道结构对甲醛分子吸附效果较好。与其他四种MOFs相比,NU-1000由于具有较多的苯环结构、孔径较大且含有暴露的羟基官能团,使其对四种典型VOCs具有最佳的吸附性能,苯、甲苯、乙苯和甲醛的吸附量分别为:14.6 mmol·g-1、12.3 mmol·g-1、10.6 mmol·g-1和12.1 mmol·g-1。水分子在五种MOFs中的吸附量均远远低于其他四种VOCs分子。此外,苯、甲苯和乙苯在MOFs上的吸附量与分子动力学直径和吸附热均呈负相关,表明分子动力学直径对吸附性能的影响大于吸附热对吸附性能的影响。对NU-1000进行了合成和Fe元素掺杂实验,利用XRD、SEM、EDS、TG和BET等多种方法进行表征,并对浓度为98 ppm的甲苯进行吸附穿透实验。结果表明,合成后的NU-1000对甲苯的吸附量为模拟吸附量的91%,证明模拟对实验具有指导意义。当Fe:Zr元素掺杂比为0.1时,比表面积提高了388 m~2·g-1,1.2 nm微孔和3 nm介孔的孔体积与表面积均有增加,甲苯的吸附性能提高了42.6%。当Fe:Zr比例提高至0.3时,过多的掺杂导致了介孔的破坏,比表面积大幅降低,吸附性能降低了16.7%。
其他文献
在经济飞速发展的前提下,国民生活水平日渐提高,城市电力负荷急剧增大。为了缓解电网用电压力,动态冰蓄冷技术得到广泛重视。本文利用数值模拟的方法对蒸发式过冷水法以及真空闪蒸制冷法制冰系统中单液滴及喷雾群的冻结进行了深入研究,以期得到单液滴及液滴群的冻结换热规律,满足用户的制冷需求。针对蒸发式过冷水法制冰的操作环境,运用MATLAB建立了常压下单液滴冻结的数学模型。对于100μm≤Dd≤1 mm的液滴,
现代科技高速发展,智能电子设备的集成度不断提高而封装结构却日益减小,直接导致电子元件的热流密度迅速增加。在严峻的运行条件下,微通道热沉作为一种结构紧凑且换热效率高的散热设备,成为解决智能电子设备散热问题的有效途径。本文在矩形微通道热沉的基础上进行结构改进,并采用数值计算的方式探究结构参数以及工作流体对热沉散热性能的影响。本文首先将高宽比为1的矩形微通道作为研究对象,分别在微通道底面与侧壁面设计针肋
研究背景:2,5-二甲氧基-4-甲基苯丙胺(2,5-dimethoxy-4-methylamphetamine,DOM)是一种强大的精神活性物质,可以强烈改变人的知觉、情绪和认知。DOM为新型毒品的一种,严重危害公众健康和财产安全。近年来,众多研究表明,DOM具有很好的医疗价值。DOM激活5-羟色胺2A受体(5-hydroxytryptamine 2A Receptor,5-HT2AR)可以使人产
传统的资源受限项目调度问题属于确定性项目调度问题,假定项目具有完全信息且项目执行环境静态不变。然而,这样的假定在现实中通常不成立,因为定义一个项目的所有参数在项目执行阶段都可能发生改变。不确定因素使得基于确定性假设产生的调度方案难以有效实现既定的调度目标。反应性项目调度是不确定性项目调度的一个重要分支,指的是:在项目执行阶段,干扰事件发生后,基准调度方案变得不再可行或最优时,对基准调度方案进行修改
准东煤储量丰富,品质优良,是我国重要的能源供应之一。但准东煤中钠含量较高,在利用过程中会造成锅炉受热面结垢和腐蚀等问题。液态排渣锅炉技术具有较高的燃烧强度和捕渣率,可适应易结渣煤的燃烧,实现准东高碱煤的全燃,有利于准东煤的大规模利用。但是,在液态排渣工艺条件下准东煤高钠特性对于SO2和NO释放的影响规律尚不明确。因此,本文选取一种典型的准东高碱煤为研究对象,对其进行脱矿处理后,以Na Cl和Na2
在集成电路等设备制造行业的应用领域中,热防护对于设备的结构具有至关重要的意义,为了使热沉结构更好控制电子集成元件的工作温度,保证存留的热量不至于对电子集成元件正常运行造成影响,本文采用基于变密度法的拓扑优化法对热沉结构进行优化设计。拓扑优化最主要的优势就是它可以通过改变结构的拓扑构型,使得设计空间更大,能有效地提高优化结构设计的效率。首先运用COMSOL Multiphysics商业数值仿真软件实
随着全球经济发展日新月异,项目管理的规模与日俱增,其中有研究表明目前项目管理中接近90%都是多项目管理。多项目管理的研究自上世纪80年代开始就成为了研究的热点,当时大多数研究均假定项目之间不存在紧前关系约束,多个项目完全并行执行,面向共同优化目标在共享资源约束下进行统一调度。但是在实践中多个项目完全并行执行很难实现,比如建筑项目中的土木工程项目和水电工程项目之间、客户化生产中的产品设计和产品生产制
沸腾换热具有较大的热流密度,在微电子设备热管理中扮演着重要的角色。换热表面性质是影响沸腾换热的重要因素之一,本文采用分子动力学方法研究了微尺度改性表面上液体沸腾换热特性。主要研究了纳米结构表面润湿性、粗糙度、排列方式以及表面活性剂对沸腾过程的影响,并分析传热机理。首先研究了纳米结构表面润湿性、粗糙度和排列方式对沸腾起始时间以及界面热阻的影响,并分析了影响界面热阻的机理。结果表明:随着表面润湿性的增
随着新型冠状病毒的蔓延,企业面临订单下降和市场萎缩的压力,因此研究企业声誉和企业社会责任如何缓解疫情对于企业的负面影响具有深远意义。与此同时,企业声誉和企业社会责任在突发危机情况下的“保险作用”越来越受到人们的关注,企业声誉不仅可以帮助公司吸引客户,还能吸引人才来促进企业发展。同时,价值投资理念的传播和责任社会化的强化使人们更加关注企业的社会价值和未来前景,社会责任的重要性也凸显出来,这不仅可以提
涡流发生器由于具备结构简单、效率高、鲁棒性强等优点被广泛应用于传热传质中,本文采用数值研究方法对布置于通道内的涡流发生器在自然对流与强制对流工况下的换热及流阻特性进行了分析,并从利用涡激振动角度探寻了更加高效的强化传热方法。基于涡流及二次流强化传热的思想,以增强综合换热特性为目标,分别对纵向涡流发生器应用于暖气片散热器的强化热输出问题、圆管内三角翼涡流发生器与扭曲带组合强化对流换热问题及二维通道内