1、硕士学位论文金属有机骨架M O F 7 4 系列吸附捕集低浓度二氧化碳的研究R e s e a r c ho fA d s o r b i n gL o wC o n c e n t r a t i o nC 0 2w i t hM O F 7 4s e r i e so fM e t a l-O r g a n i cF r a m e w o r k s学2 1 3 0 7 1 0 5完成日期：2 0 1 6 5 4大连理工大学D a l i a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y万方数据大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的
2、学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：垒垒：鱼塑置垒丛!E 翌鱼墼盟翅咝盘燧三奎丝氅鲤鳢作者签名：堕鲢日期：丛年月上日万方数据大连理工大学硕士学位论文摘要各种人类活动所排放的C 0 2 正通过温室效应而致使全球变暖，该观点被广泛认同。回收C 0 2 有利于缓解温室效应，实现资源的优化利用。因此，迫切需要开发高效
3、的C 0 2吸附剂。金属有机骨架材料是一种新型多孔材料，其在气体吸附分离领域表现出巨大的应用前景。M O F 7 4 系列材料拥有蜂窝状网络拓扑结构，其一维六方孔道内布满了裸露的金属离子吸附位点，因而M O F 一7 4 对C 0 2 的吸附性能良好。以M g M O F 7 4 为吸附剂，考察了原料气流速及吸附温度对C 0 2 吸附性能的影响。结果发现穿透时间与吸附量随着原料气流速以及吸附温度的升高而降低。M g M O F 7 4的吸附量随着温度的升高而下降，说明其对C 0 2 的吸附属于物理吸附，低温有利于C 0 2的吸附。本文采用溶剂热法合成M M O F 7 4 系列材料(M=C u
4、，Z n，C o，M n，M g，C d 等)，探究不同金属离子合成的M O F 7 4 材料对C 0 2 吸附能力的差异。在该系列材料中，C u M O F 7 4 的吸附效果最差；M g M O F 7 4 的吸附效果最佳，吸附性能远优于其他材料。对于溶剂热合成法制备的M g M O F 7 4，采用不同浓度的氨水溶液对其进行浸渍负载，探究不同浓度的浸渍氨水对改性后材料的C 0 2 吸附性能的影响规律。结果表明氨水负载能够有效降低C 0 2 浓度对材料吸附性能的影响，虽然氨负载导致材料比表面积减小，但是却提高了材料的单位表面积吸附量。氨负载有利于材料对低浓度C 0 2 的吸附。在改性材料中
5、，0 2 m o l L 氨水浸渍负载后的材料的吸附性能要优于原材料，其吸附量为2 0 0 5 m g g，与未浸渍原材料相比，吸附量提高5 6。本文在常温常压下通过多组份的自组装合成出两种在一维孔道内含有一O H 官能团的M O F-7 4 衍生物，分别命名为Z n(O C A O H)i f 4，4 -b i p y)o5 与Z n(M C A O H)i f 4，4 -b i p y)o5。衍生物的结构以及孔道尺寸与M O F 7 4 一致。探究两种衍生物以及Z n M O F 7 4 对C 0 2吸附能力的差异。结果表明，Z n(O C A O H)2(4，4 -b i p y)o 5
6、 与Z n(M C A-O H)2(4，4 -b i p y)o 5材料对C 0 2 尤其是低浓度的C 0 2 的吸附性能，均优于Z n M O F 7 4。并且对于3 C 0 2 的吸附性能，Z n(M C A O H)i f 4，4 -b i p y)o 5 要略优于Z n(O C A O H)2(4，4 -b i p y)o 5。关键词：金属一有机骨架M O F。7 4；C 0 2 吸附；溶剂热法；改性；M O F 7 4 衍生物万方数据金属。有机骨架M O F 7 4 系列吸附捕集低浓度二氧化碳的研究R e s e a r c ho fA d s o r b i n gL o wC o
7、 n c e n t r a t i o nC 0 2w i t hM O F 7 4s e r i e so fM e t a l-O r g a n i cF r a m e w o r k sA b s t r a c tI ti sn o ww i d e l ya c c e p t e dt h a tC 0 2e m i t t e df r o mh u m a na c t i v i t i e si sc a u s i n gg l o b a lw a r m i n gv i at h eg r e e n h o u s ee f f e c t R e c o
8、v e r yo fC 0 2i ss i g n i f i c a n t l yi m p o r t a n tt om i t i g a t et h eg r e e ne f f e c ta n dt ou s eo fr e s o u r c e so p t i m a l l y T h e r e f o r e，t h e r ei sa nu r g e n tn e e dt od e v e l o pe f f i c i e n tC 0 2a d s o r b e n t s M e t a l o r g a n i cf r a m e w o
9、r ki San e wp o r o u sm a t e r i a la n dh a sa t t r a c t e db o t ha c a d e m i ca n di n d u s t r i a la t t e n t i o n sf o rt h e i rp o t e n t i a la p p l i c a t i o n si ng a ss e p a r a t i o na n ds t o r a g e M O F 一7 4s e r i e se x h i b i tah o n e y c o m b-t y p en e t w o
10、r kt o p o l o g yf e a t u r i n gh e x a g o n a lo n e d i m e n s i o n a lc h a n n e l sw i t hah i g hd e n s i t yo fe x p o s e dm e t a li o na d s o r p t i o ns i t e s T h e r e f o r e，M O F 一7 4m a t e r i a l s a d s o r p t i o np e r f o r m a n c ei se x c e l l e n t T h ee f f e
11、 c to fv e l o c i t yo ff e e dg a sa n da d s o r b e n tt e m p e r a t u r eo nC 0 2a d s o r p t i o np e r f o r m a n c ew e r ei n v e s t i g a t e db yu s i n gM g-M O F 一7 4 T h er e s u l ts h o w e dt h a tt h eb r e a k t h r o u g ht i m ea n da d s o r p t i o nc a p a c i t yd e c r
12、 e a s ew i t ht h er i s i n go fv e l o c i t ya n da d s o r b e n tt e m p e r a t u r e 1 1 1 ea d s o r p t i o nc a p a c i t yo fM g-M O F-7 4r e d u c e dw i t ht h er i s i n go ft e m p e r a t u r e i l l u s t r a t i n gt h a ti t sa d s o r p t i o nt oC 0 2b e l o n g e dt op h y s i
13、 c a la d s o r p t i o n，a n dl o wt e m p e r a t u r ew a sb e n e f i c i a lt ot h ea d s o r p t i o nt oC 0 2 U s i n gs o l v o t h e r m a lm e t h o dt os y n t h e s i z em a t e r i a l so ft h eM M O F 一7 4s e r i e s(M=C u，Z n，C o，M n，M g，C d，e ta 1)，a n de x p l o r i n gt h ed i f f
14、e r e n c e so fa d s o r p t i o nc a p a c i t yt oC 0 2f o rM O F 一7 4m a t e r i a l ss y n t h e s i z e db yd i f f e r e n tm e t a li o n s B e t w e e nt h i ss e r i e so fm a t e r i a l s，t h eC u-M O F 一7 4 Sa d s o r p t i o nc a p a c i t yw a st h ew o r s t T h eM g-M O F 一7 4 Sw a
15、st h eb e s t，a n dt h ea d s o r p t i o np e r f o r m a n c ew a sm u c hb e t t e rt h a no t h e rm a t e r i a l s S y n t h e s i z i n gM g M O F-7 4m a t e r i a l sw i t hs o l v o t h e r m a lm e t h o d，h a v i n gi m p r e g n a t ea n dl o a do nM g-M O F-7 4w i t ha q u aa m m o n i
16、ao fv a r i o u sc o n c e n t r a t i o n s，e x p l o r i n gi n f l u e n c el a wo fi m p r e g n a t e da m m o n i aw i t hv a r i o u sc o n c e n t r a t i o n so nm o d i f i e dm a t e r i a l s a d s o r p t i o np e r f o r m a n c eo fC 0 2 T h er e s u l ts h o w st h a tt h ep r o c e s so fa m m o n i al o a d i n gc a nd e c r e a s et h ee f f e c to fC 0 2c o n c e n t r a t i o no nm a t e r i a l Sa d s o r p t i o np e r f o r m a n c ee f f e c t i v e l y，t h o u g ht h ep
