《MOFs材料的控制合成及捕获温室气体应用研究》

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气候变暖和酸雨是国际社会公认的全球性环境问题,近些年来有加剧和蔓延态势,CO2和SO2气体的大量排放是主要原因之一。

该课题用溶剂热法合成了8种金属配合物材料;用X射线单晶衍射、红外光谱和X射线粉末衍射等方法,表征材料化学成分和结构;应用合成材料吸附CO2和SO2气体实验,作PCT测试,动力学测试,根据动力学和热力学参数,分析吸附过程和机理。合成了8种新金属配合物材料:[Mn2(TBZ)2(CDC)(C2O4)]n;C12H9N3O10Zn2;Al12O(OH)18(H2O)3(Al2(OH)4)[btc]6·24H2O;[Pb(pyip)]n;[Mn(pyip)(H2O)2]n;[ZnNa(H3btc)(H2O)2]·2H2O; {[Mn2(TBZ)2(BDC)0.5(BTC)(H2O)2]·ET}n和[Zn(pyip)(H2O)2]n。在不同温度和压力条件下,测定了材料对CO2和SO2吸附性能数据,如含铝MOFs材料(Al12O(OH)18(H2O)3(Al2(OH)2)[btc]6·24H2O),SBET=507m2/g,在温度为40℃,P=20bar时,QCO2=25mmol/g,QSO2=5mmol/g;温度为40℃吸附达到平衡时,TSO2=7小时,QSO2=2.31mmol/g;吸附温为80℃时,TSO2=4小时,QSO2=5.15mmol/g。根据实验数据,建立动力学和热力学参数,探索新材料对CO2和SO2气体的吸附特征和机理,如ZnNa(H3btc)(H2O)2]·(H2O)2,比表面积为262.7m2/g,孔体积为0.6cm3/g,平均孔径为1.2nm;该吸附过程为单分子层物理吸附,符合二级动力学方程,且能自发达到平衡。

发表论文在国内外学术期刊公开发表论文6篇,其中,SCI收录4篇,北大中文核心论文1篇,该校学报(自然科学版)1篇,完成博士学位论文1本。

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