异烟酸系列MOFs的结构转化及氨吸附研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:fsdafdsfsdsdf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
雾霾污染作为近几年我国最关注的环境污染问题,已经引起了全国人民的高度重视。经过调查发现,NH3是雾霾形成的重要因素,铵盐在PM2.5中的含量可高达40%-60%。而我国常年往大气中排放NH3量为1020万吨,造成严重污染隐患。长久以来,我国对NH3污染的重视程度不够,没有任何NH3的减排任务和防治措施,因此在科学绿色发展的今天,对NH3源的控制和治理是一项紧迫的任务。在众多的脱氨方法中,吸附法具有吸附量大,结合稳定,吸附剂可重复使用等优点,因此可逆脱氨吸附剂的研究是解决脱氨技术的重点课题。金属有机骨架材料(简称MOFs),是由金属和多齿有机配体配位形成的一类具有特殊孔道结构的材料,其具有结构多样性,比表面积大,孔道可调变,结构可柔性变化等特点,在择形及手性催化、吸附分离、气体储存、光学磁学等方面拥有诱人的应用前景。M(INA)2 (M=Cu, Co, Ni, Zn, Cd)系列MOFs材料则具有对NH3这类极性分子有极好的吸附性能,并且基于其柔性性质,在吸附前后可达到结构的可逆变化。本文通过水热合成和吸附转化法得到了M(INA)2, M(INA)2(H2O)4和M(INA)2(H2O)2(NH3)2,探究了金属与配体比例、溶剂、温度和晶化时间对晶体形成影响的规律;研究了Cu(INA)2对I2、NH3的吸附转化过程;对M(INA)2、M(INA)2(H2O)4和M(INA)2(H2O)2(NH3)2这三类材料的吸脱氨转化性能进行了探讨。采用XRD、SEM、FT-IR、TG-MS、NH3-TPD、低温氮气吸附、CHN元素分析等表征手段分析了样品的组成、孔结构、形貌特征和热稳定性,并且对样品的气体吸附性能进行了检测。主要研究内容和结论有以下几方面:第一,本文采用水热合成法,以Cu(NO3)2-3H2O和HINA为原料,在水和乙醇的混合溶剂条件下得到Cu(INA)2。研究了金属与配体比例、溶剂比例、温度和时间对晶体合成的影响规律,得到了最佳的合成条件为:Cu(NO3)2·3H2O/HINA=1:2,溶剂水/乙醇=1:1,温度80℃,反应时间1天,用20 ml玻璃小瓶在常压条件下即可合成得到。另外对副产物Cu(INA)2(H2O)4通过150℃加热脱水也能转化成Cu(INA)2。Cu(INA)2存在特异的柔性结构转化性质,常温条件下,三维的Cu(INA)2可在氨水蒸汽或氨溶液环境下化学吸附NH3转化为超分子结构Cu(INA)2(H2O)2(NH3)2,并在150℃加热后可转化为原有结构。在60℃-120℃温度状况下,三维的Cu(INA)2可吸碘转化成为二维的Cu(INA)2I2,其转化过程与转化温度、碘浓度有关,适当的提高温度,较高的碘浓度都有助于吸碘转化的进行,并且转化后的材料在150℃加热后也可达到可逆转化。Cu(INA)2的可逆吸脱附转化性质表明了材料在NH3、12上的吸附储存应用。第二,通过Cu(INA)2的转化性质的延伸,采用水热合成法,得到了M(INA)2(H2O)4(M= Co, Ni, Zn, Cd)系列材料,和M(INA)2(H2O)2(NH3)2 (M=Co,Ni)新材料。M(INA)2(H2O)4和M(INA)2(H2O)2(NH3)2都在150℃的热处理后,可以脱水或脱氨转化为对应的M(INA)2 (M= Co, Ni, Zn, Cd),并且M(INA)2又可通过吸H20或吸NH3转变为M(INA)2(H2O)4和M(INA)2(H2O)2(NH3)2.我们由此验证了M(INA)2(H2O)4、M(INA)2、 M(INA)2(H2O)2(NH3)2这三类材料的可逆转化关系。转化后得到的Cu(INA)2依旧保存着良好的三维孔道结构,其对C02和CH4具有较大的吸附量,在1 bar,298 K状况下的吸附量分别为45.91 cm3/g,34.85 cm3/g。而M(INA)2(M=Cu,Co,Ni,Zn,Cd)系列材料在有水条件和无水条件都有较好的NH3吸附量,吸附效果为(1 bar,298 K):在水环境下的吸氨量分别为6.4 mmol/g, 6.5 mmol/g,6.4 mmol/g,6.0 mmol/g,5.2mmol/g。无水环境下的氨吸附量为13.00 mmol/g,14.14 mmol/g,14.48 mmol/g,9.65 mmol/g,9.97mmol/g。
其他文献
近日,华北理工大学附属医院麻醉休息室里出现了温情一幕,一名3岁患儿全身麻醉术后还没完全清醒,不停哭闹。麻醉科护士孟宗霞,
DevOps,这个词似乎是过去几年的一个流行语,是IT招聘人员、软件公司和代理机构在互联网上搜索得最多的一个词。专业的支持者认为这与工具或自动化无关,但他们忽略了一点,即工
我国的农村土壤污染程度在加剧,且呈上升趋势,但相关的农村土壤污染防治法律法规还不健全。虽然2014年4月新出台了《环境保护法》,但是具体规则还有待落实,其中关于土壤污染
众多研究表明,以经济增长为核心的政治锦标赛模式因其强大的地方官员激励效应,对中国改革开放30多年来经济发展起到了重要的作用。但同时,政治锦标赛作为一种强力激励,也带来
煤炭地下气化(UCG)技术是直接在地下煤层中将煤炭进行有控制的燃烧而转化成气体燃料或原料的一种煤炭开发技术。它可以减少由于煤炭开发利用产生的煤矸石、粉尘等造成的生态
目的:观察特种针刀治疗屈指肌腱鞘炎的临床疗效。方法:所有病例分为治疗组和对照组。治疗组用特种针刀切开狭窄的腱鞘,并将腱鞘与骨面的粘连部分从骨面上铲起松解;对照组采用
当前我国计算机网络工程领域发展迅速,在该领域中信息化管理具有重要意义,可以对多种信息进行收集、处理,并根据其自身处理方式进一步确认收集到的信息,增加信息的准确性。通
目的制备马钱子巴布制剂。方法采用正交试验法,以粘着性能的检查等作为评价指标,优选制剂处方。结果巴布剂的优选处方为:马钱子浸膏10%、薄荷脑2%、甘油20%、高岭土25%、西黄
重金属铬是工业生产中用途广泛的重要金属原材料。铬元素在环境中主要存在两种氧化形态,分别为三价铬(Cr(Ⅲ))和六价铬(Cr(Ⅵ)),其中Cr(Ⅵ)由于具有较高的毒性、溶解性及迁移