乙二胺改性金属有机骨架材料MIL-101(Cr)常压下吸附CO

采用溶剂热法将乙二胺接枝到金属有机骨架材料MIL-101(Cr)上,用于常压下CO_2的吸附,研究了乙二胺接枝量及温度对材料结构、形貌和CO_2吸附性能的影响.结果表明,乙二胺改性的MIL-101材料在常温常压下对CO_2的吸附量可达2.43 mmol/g,比改性前提高14.6%,CO_2/N_2的吸附分离系数从11提高至17,比改性前提高55.6%.改性后材料经80℃真空加热可完全脱附再生,具有很好的再生稳定性.     

MIL-101(Cr)催化单过硫酸氢钾降解罗丹明B

采用水热合成法制备金属有机骨架材料MIL-101(Cr),以MIL-101(Cr)为催化剂催化PMS产生SO~-_4·降解RhB。采用SEM、EDS及XRD对制备的MIL-101(Cr)进行表征,表征结果证明成功合成了MIL-101(Cr);对照试验证明MIL-101(Cr)具有催化活性;反应条件试验说明MIL-101(Cr)催化性能受催化剂投加量、氧化剂投加量和pH的影响;循环使用试验证明MIL-101(Cr)具有一定的循环使用性。当MIL-101(Cr)投加量为0.6 g/L、PMS投加量为0.5 g/L、pH值为6.5时,RhB的降解率可达93.3%。     

MIL-101(Cr)开式吸附性能实验

采用水热合成法制备水热稳定金属有机骨架MIL-101(Cr),基于太阳能吸附式空气取水选取不同的实验工况,将MIL-101(Cr)、细孔硅胶作为研究对象,相对湿度控制在50%、温度范围5～45℃条件下,测试并对比了MIL-101(Cr)与细孔硅胶的吸附性能。实验表明,35℃、50%RH条件下,吸附过程进行1000min,MIL-101(Cr)水吸附量为22.05g/100g,其吸附量相比细孔硅胶提高93%左右;当系统平衡时,MIL-101(Cr)有效平均吸附速率相比细孔硅胶提高120%左右。此外,在相对湿度（RH）50%、温度范围5～45℃条件下,MIL-101(Cr)的平衡吸附量在11.40～23.47g/100g之间。在所控温度下,MIL-101(Cr)在25℃时平衡吸附量最大,在5℃时平衡吸附量最小,25℃时MIL-101(Cr)的平衡吸附量相比5℃时提高106%左右。该实验可以为四季工况不同温度下MIL-101(Cr)用于太阳能吸附式空气取水提供基础数据。     

油气/水蒸气在TMCS改性MIL-101(Cr)上的吸附性能研究

采用三甲基氯硅烷(TMCS)对MIL-101(Cr)进行表面改性处理以改变材料的疏水亲油性能,经XRD、FT-IR、N2吸附和脱附、表面羟基滴定等表征证明TMCS分子通过与MIL-101(Cr)表面羟基缩合进入骨架。采用C5~C7正构烷烃模拟油气组份,测试了MIL-101(Cr)和TMCS-MIL-101(Cr)的油气和水蒸气的静态吸附性能,并考察了相对湿度对油气动态吸附性能的影响。结果表明,25℃下C5~C7正构烷烃以及水蒸气在TMCS-MIL-101(Cr)上静态吸附量分别为0.433、0.510、0.464和0.233 g?g?1,与MIL-101(Cr)相比TMCS-MIL-101(Cr)的C5~C7正构烷烃静态吸附量较高,水蒸气静态吸附量较低;根据穿透曲线计算,在相对湿度97%时TMCS-MIL-101(Cr)对C5~C7正构烷烃的动态吸附量为相对湿度0%时的80%以上。改性后材料的油气静态吸附性能提升明显,且水蒸气对TMCS-MIL-101(Cr)油气吸附影响较小。     

乙醇在MIL-101上的吸附相平衡及其吸附机理

主要研究了MIL-101材料对乙醇的吸附性能和吸附机理。采用水热合成法制备了MIL-101(Cr),并分别应用N₂静态吸附、X射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)等分析手段对MIL-101晶形结构、孔隙结构参数进行分析表征。应用静态吸附法测定乙醇和水蒸气在不同温度下的吸附等温线,并讨论乙醇吸附在MIL-101(Cr) 4种吸附位的机理,根据吸附等温线估算出乙醇和水蒸气在MIL-101上的等量吸附热,并测试了乙醇在MIL-101上的吸附循环性能。研究表明,在298 K下,MIL-101的乙醇吸附容量为20.3 mmol·g^-1,远高于传统吸附材料。在低压下MIL-101对乙醇的吸附量高于水蒸气的吸附量,这是由于乙醇的偶极矩和分子动力学直径均比水大,使得乙醇分子在孔道中受到更大吸附力场作用;在低吸附量范围,乙醇在MIL-101上的等量吸附热要高于水蒸气的等量吸附热。在较高吸附压力条件下,主要发生多层吸附或孔填充,受吸附剂的孔容限制效应,尺寸越大的分子被吸附的物质的量会越少,由于乙醇的动力学直径(0.45 nm)大于水分子的动力学直径(0.268 nm),所以在较高吸附压力下乙醇在MIL-101上吸附量要小于水蒸气的吸附量。多次吸附脱附等温线测试显示MIL-101具有良好的乙醇吸附循环性能。     

金属有机骨架材料MIL-101（Cr）-NH2的合成及其气体吸附性能

采用碱辅助的原位水热合成法制备了纳米金属有机骨架材料MIL-101(Cr)NH2,研究了合成液中NaOH加入量对其晶体结构、形貌和孔结构的影响,测定了273.4,298和333K下CO2和N2在MIL-101(Cr)NH2上的等温吸附曲线,并对其性质进行了表征.结果表明,加入适量碱(NaOH:NH2BDC=4:2,摩尔比)可得到粒径约40nm的MIL-101(Cr)NH2纳米颗粒,其BET比表面积可达2594m2/g,孔容为2.11cm3/g,273.4K时CO2的吸附量可达25.9mmol/g,CO2与N2的理想分离系数为19.4.     

H6P2W18O62/MIL-101(Fe)材料的制备及其吸附性能

采用溶剂热合成法在制备MIL-101(Fe)的过程中引入杂多酸H_6P_2W_(18)O_(62),制备出吸附剂H_6P_2W_(18)O_(62)/MIL-101(Fe),并测试了其对亚甲基蓝(MB)的吸附性能。考察了H_6P_2W_(18)O_(62)的负载量、MB质量浓度、溶液pH、温度等对材料的吸附性能。通过XRD、SEM、FTIR、N2吸附-脱附等手段对材料进行表征。结果表明:吸附平衡前,吸附量随MB质量浓度的增加而增加,在溶液pH=4、H_6P_2W_(18)O_(62)负载量相对于复合物质量分数为35%的条件下,吸附剂H_6P_2W_(18)O_(62)/MIL-101(Fe)对亚甲基蓝溶液吸附效果最佳,在303K下H_6P_2W_(18)O_(62)/MIL-101(Fe)对MB的最大吸附量可达148.1 mg/g。通过动力学和热力学分析,该吸附过程符合拟二级动力学与Langmuir等温吸附模型,同时是一个吸热、自发的过程。     

银、铈改性MIL-101脱硫吸附剂的制备与优化

利用银、铈双金属改性金属有机骨架MIL-101制备Ag-Ce/MIL-101吸附剂，并对Ag-Ce/MIL-101进行XRD、SEM、BET和ICP表征。考察了制备条件对Ag-Ce/MIL-101吸附苯并噻吩(BT)性能的影响。结果表明，Ag-Ce/MIL-101未破坏MIL-101的原始晶格结构，比表面积和孔容有所降低。适宜Ag-Ce/MIL-101的制备条件为：负载顺序为先银后铈，金属负载浓度均为40 mmol/L,金属溶液用量均为2 mL,负载温度为150℃,负载时间为9 h。在吸附剂质量为0.1 g、模拟油用量为20 mL、吸附温度为30℃、吸附时间为12 h时，Ag-Ce/MIL-101对BT的吸附量达到33.9 mg/g。     

乙醇胺改性有机铝吸附电厂烟道气中二氧化碳性能研究

以硝酸铝、对苯二甲酸及去离子水为原料,采用水热合成法制备金属-有机骨架材料有机铝(MIL-53(Al))。以乙醇胺(MEA)为氨基化表面修饰剂,通过超声浸渍法,制备二氧化碳吸附剂MIL-53(Al)-MEA。通过N_2等温吸附脱附(BET、BJH)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(IR)等方法对改性前后的有机铝进行表征。结果表明,MIL-53(Al)-MEA具有比面积大、孔道结构规整等特点。探讨了浸渍时间、吸附床层压力、空速及改性剂浸渍浓度对吸附剂吸附性能的影响。结果表明,MIL-53(Al)经过浓度60%MEA超声浸渍3 h,在吸附压力0.3 MPa、空速200 h~(-1)条件下,MIL-53(Al)-60%MEA对二氧化碳吸附量为180 mg/g;吸附剂经8次吸脱附,吸附量仍然可达到170 mg/g,吸附性能稳定且再生容易。     

乙醇胺改性多孔材料吸附电厂烟气中CO_2的研究

采用乙醇胺(MEA)对有序介孔氧化铝(OMA)、有机铝(MIL-53(Al))、NaY分子筛进行改性,制备出3种吸附剂(OMA-MEA、MIL-53(Al)-MEA、NaY-MEA)。通过N_2等温吸附脱附曲线(BET、BJH)、红外光谱(IR)、透射电镜(TEM)等方法对吸附剂进行表征,探讨吸附压力、空速及再生时间和次数等对吸附剂吸附CO_2性能的影响。结果表明,3种吸附剂的表面结构有所差异,最终造成其对CO_2的吸附能力有一定的差异。随着吸附压力的增加,3种吸附剂的饱和吸附量均有所增加。3种材料的吸附效果和选择性随着空速的增加,均有所减弱。3种吸附剂经过再生-吸附连续循环8次后,CO_2饱和吸附量的下降率控制在5%以内,吸附性能稳定。