多孔氧化石墨烯框架和复合材料的合成与碳捕集性能的研究

发布时间：2019-09-24 23:10

【摘要】：C02是最主要的温室气体,用于碳捕集分离的高性能材料的设计和优化是当今社会所面临的重要挑战。微孔金属有机框架(MOFs)作为碳捕集的新材料,在结构设计和性能调控方面表现出明显的优势,但存在吸附量和再生能难以平衡的问题、热稳定较低等不足。我们利用主客体间弱作用力的协同效应,曾获得高吸附量和低再生能的材料UTSA-16,但仍无法判断提供弱作用力协同效应的基团的优化间距。本论文以氧化石墨烯(GO)为主要研究对象。针对优化间距的问题,我们以GO与有机硼酸得到的多孔氧化石墨烯框架(GOFs)为模型,通过改变反应物和反应条件调控GOFs间距、比表面积、CO2吸附量和吸附焓等参数,得到高吸附量和低再生能的优化GOF材料及其优化的GO层间距为10.3A,为高综合性能C02捕获材料的设计提供了依据和指导。针对热稳定性的问题,我们将GO与稳定性较低的UTSA-16复合,得到首例核壳结构的MOF-GO复合材料,GO包覆将热稳定性从母体材料的139℃显著提高到280℃,其CO2/CH4选择性从29.8提高到114.4,位居当前报道的MOFs材料第二位。进一步,我们用GO与MIL-101(Cr)进行复合。复合后,材料的BET表面积提高了50%,常温常压下C02和C2H2的吸附量从45.5和65.6 cm3/g提高到57.7和85.1 cm3/g,穿透实验结果表明在干法和湿法条件下对C02/N2都有很好的分离效果。GO复合方法为MOFs材料的实用化和综合性能提升提供了新的思路。
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O613.71;TB33

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本文编号：2541101