论文部分内容阅读
金属有机多孔材料(Metal Organic Frameworks简称MOFs)是一种具有空间周期性网状三维结构的配位聚合物,具有高比表面积,大的孔隙率,成本低和结构可调性等突出优点,使得此种材料在催化,气体储存,吸附和选择性吸附分离等领域有着广阔的应用前景。沸石咪唑酯骨架多孔材料(Zeollitic Imidazolate Framework s简称ZIFs)是一类新型的多孔材料,属于金属有机骨架材料(MOFs)的族系材料。因为ZIFs材料有着沸石分子的拓扑结构,使得它比金属有机骨架材料(MOFs)有着更好的化学稳定性和热稳定性,成为了近些年研究的热点。氧化石墨烯(GO)是将石墨烯氧化后得到的石墨烯衍生物。GO是亲水性的,它易溶于水和几种有机溶剂。氧化石墨烯具有可以扩展的和可调控的层状结构,且为广泛的功能化和反应点的化学修饰提供了一个良好的设计平台。通常来说氧化和还原过程会在石墨烯上产生很多缺陷位点,这些缺陷位点在气体吸附,存储,分离等应用上反而会有着很明显的优势。二氯甲烷(dichloromethane, DCM)有着十分广泛的用途而且极易挥发并在大气环境中大量存在,所以受到广泛关注。 《斯德哥尔摩公约》将二氯甲烷列为优先控制的12种持久性有机污染物之一,欧共体也将其列为环境危害物质。目前国内外最常用的治理二氯甲烷废气的处理方法中应用最为广泛的是吸附法,吸附法去除二氯甲烷气体的效果十分优秀且成本与其他方法相比较为低廉。常见的二氯甲烷气体吸附剂为活性炭与分子筛。本文采用以甲醇为溶剂的制备路线合成了微米级和纳米级别ZIF-8晶体颗粒,并成功制备了ZIF-8复合氧化石墨烯材料。对所制备的样品进行了X射线衍射(XRD)、N2吸附比表面积(BET),傅里叶变换红外线光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)的表征分析,得到了这些样品的各项结构参数数据。结果表明,合成的ZIF-8复合氧化石墨烯(ZG-X)晶体材料同时具有ZIF-8和氧化石墨烯材料的优势特点,材料内部有着二者协同效应的存在,且纯的ZIF-8纳米材料的比表面积略高于ZG-X复合材料。本文以所研制出的ZIF-8和ZG-X材料为吸附剂,设计了固定吸附床装置,并应用气相色谱仪对二氯甲烷气体的吸附性能进行了测试,获得了所制材料的二氯甲烷气体的吸附穿透曲线。测试结果表明,相比于纯ZIF-8材料,ZG-X材料比表面积较小,但ZG-X材料的吸附效率随着x(复合材料的氧化石墨烯含量)变大而增加,其中ZG-15的吸附量最大,高达240 mg/g,五种ZG-X复合材料的吸附效果均好于纯的ZIF-8纳米材料。