脱氧剂Fe-MOF-74的制备及氧气吸附失活规律

带有金属空位的金属有机骨架材料(MOFs)Fe-MOF-74具有低压下快速选择性捕捉氧气的性能,预示其在特殊领域的精脱氧方面具有较大的应用潜力。通过两种惰性气体保护方法成功合成了Fe-MOF-74材料,实验结果显示流动氩气保护得到的材料晶体较大,而且吸氧量更高;而固定模式填充氩气保护下的反应釜合成的材料晶形较差且吸氧量也相对较低,说明其活性金属空位Fe2+较少。5次氧气吸附测试后发现氧分子会完全占据金属空位且不能被脱除出来,同时也完全失去了再次吸氧的能力;但在低温下(液氮和干冰)氧气可以实现可逆吸脱附。模拟的空气气氛环境中,带有水蒸气的气氛对材料的失活影响更大,因此该材料在应用时应尽量避免与水分子接触。     

一维直孔道MOFs对CH4/N2和CO2/CH4的分离

非常规天然气未来可以作为常规天然气的有效补充,其中低浓度煤层气和生物质燃气分别需要脱除大量的N₂ 和CO₂以达到富集和纯化CH₄的目的。本研究针对CH₄/N₂这一对较难分离的气体组合,选取了具有一维菱形孔道的MOFs材料Cu(INA)₂作为吸附剂,将合成的样品做了XRD和TG表征,测试了纯气体CO₂、CH₄和N₂的吸附曲线,利用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)分子模拟和理想吸附溶液理论(IAST)计算了气体的吸附热和该材料对于CH₄/N₂和CO₂/CH₄的吸附选择性系数;3 MPa压力下制备的颗粒样品填装吸附分离装置,进行了混合气体CH₄/N₂ (50%/50%)和CO₂/CH₄ (50%/50%)的穿透试验,分离的结果显示,Cu(INA)₂不仅高选择性地吸附CH₄/N₂混合物中的CH₄(S_CH4/N2=10),而且对CH₄/N₂的分离效果优于CO₂/CH₄。