ZIF-8/GO复合材料对含水甲苯吸附性能探索及其光学性质的研究
发布时间：2021-01-10 02:22
作为在化工行业有着广泛用途的重要原料,甲苯（Toluene,C7H8）在工业生产排放的废气中大量存在。然而,工业废气中往往含有水蒸气,影响吸附剂对目标气体的吸附。如何能在高湿度的尾气中有效的去除甲苯,一直是学者们研究的热点。金属有机骨架材料（Metal Organic Frameworks,MOFs）是一种有着周期性网状三维结构的配位聚合物,具有大小可调的孔径、巨大的比表面积和较大的孔隙率,使得MOFs材料在气体吸附方面有着良好的发展前景。作为MOFs的族系材料,沸石咪唑酯骨架多孔材料（Zeollitic Imidazolate Frameworks,ZIFs）在具有MOFs优良性质的同时,有着更好的化学稳定性。氧化石墨烯（GrapheneOxide,GO）是石墨烯经氧化过程得到的,它的表面存在大量含氧官能团,这些官能团可以为其与MOFs材料的复合提供大量的结合位点,从而使得氧化石墨烯成为MOFs生长的良好平台。因此,制备MOFs/GO复合材料有望得到性质优越的吸附剂。本文以甲醇为溶剂,在常温下制备了 ZIF-8晶体材料和不同氧化石墨烯组分的ZIF-8/GO复合材料。采用X射线衍射（X...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１沸石和ＺＩＦｓ的键角??Ｆｉ．２－１?Ｔｈｅ?ａｎｌｅ?ｏｆ?ｚｅｏｌｉｔｉｃ?ａｎｄ?ＺＩＦｓ??
２．２．２氧化石墨烯简介??氧化石墨烯（ＧｒａｐｈｅｎｅＯｘｉｄｅ，?ＧＯ）是石墨粉经过氧化脱落两个过程处理后获得??的产物。作为石墨烯的一种衍生物，它的结构与之大致相同，图２－３是氧化石墨烯??的结构图。氧化石墨烯本身为准二维空间结构，是通过ｓｐ２杂化的碳原子连接出的??单原子层组成的。它的表面有许多含氧官能团，如羟基、环氧基等，此外在氧化石??墨烯片层的边缘部分也有大量的羰基和羧基，因此氧化石墨烯具有良好的亲水性，??在水和一些有机溶剂中能够稳定的分散，从而形成均匀的溶液体系。同时，氧化石??墨烯表面的存在的这些官能团使其能够与具有极性的有机分子形成牢固的相互作??用或化学键［２７］。由于ＧＯ本身的层状结构能够被人为调控，使得在这个表面上能??够进行反应位点的调整和改良，从而改变材料的一些性质。此外，在制备氧化石墨??烯的过程中，会在材料上形成大量的缺陷位点，这些缺陷位点的存在可能会产生新??的孔道结构
这时的吸附量可以用一条等温吸附线来表示，它表示了吸附剂的吸附能力。我们将??以气体吸附量为纵轴、相对压力为横轴做图得出的曲线称作气体吸附等温线，一般??可以分为六种类型，如下图２－４所示：??Ｉ?ｎ?ｉｎ??ｉｒ一＾」??Ｉ?？ｖ?Ｖ????ＶＩ??ｓＵｌｆＰｉ??Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｐｆｐ＊??图２－４典型的吸附等温线类型??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｔｙｐｅ?ｏｆ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｉｓｏｔｈｅｒｍ??类型Ｉ中的曲线通常被称为Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温线，呈现出一个向上凸的形状。此类??曲线一般对应于较小的孔进行吸附，最后的吸附量由吸附剂的孔体积决定。在沸石??或活性炭的吸附测试中常见这种曲线。??类型ｎ中的曲线通常被称为Ｓ型吸附等温线，曲线的形状为一个反向的Ｓ型，并??有拐点Ｂ的存在。这种曲线通常是由于大孔或非多孔性固体的多层吸附过程产生的。??两段上升的曲线证明材料经历了两次不同的吸附过程。??类型ＩＩＩ中的曲线在形状上与Ｌａｎｇｍｕｉｒ型曲线对称，呈现向下凹的形状，没有拐??点出现。低压段吸附量很小说明吸附质与吸附剂两者之间的作用力很弱，通常小于??吸附质之间的相互作用，压力较高时才会出现孔填充。??１６??
本文编号：2967867
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
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图２－１沸石和ＺＩＦｓ的键角??Ｆｉ．２－１?Ｔｈｅ?ａｎｌｅ?ｏｆ?ｚｅｏｌｉｔｉｃ?ａｎｄ?ＺＩＦｓ??
２．２．２氧化石墨烯简介??氧化石墨烯（ＧｒａｐｈｅｎｅＯｘｉｄｅ，?ＧＯ）是石墨粉经过氧化脱落两个过程处理后获得??的产物。作为石墨烯的一种衍生物，它的结构与之大致相同，图２－３是氧化石墨烯??的结构图。氧化石墨烯本身为准二维空间结构，是通过ｓｐ２杂化的碳原子连接出的??单原子层组成的。它的表面有许多含氧官能团，如羟基、环氧基等，此外在氧化石??墨烯片层的边缘部分也有大量的羰基和羧基，因此氧化石墨烯具有良好的亲水性，??在水和一些有机溶剂中能够稳定的分散，从而形成均匀的溶液体系。同时，氧化石??墨烯表面的存在的这些官能团使其能够与具有极性的有机分子形成牢固的相互作??用或化学键［２７］。由于ＧＯ本身的层状结构能够被人为调控，使得在这个表面上能??够进行反应位点的调整和改良，从而改变材料的一些性质。此外，在制备氧化石墨??烯的过程中，会在材料上形成大量的缺陷位点，这些缺陷位点的存在可能会产生新??的孔道结构
这时的吸附量可以用一条等温吸附线来表示，它表示了吸附剂的吸附能力。我们将??以气体吸附量为纵轴、相对压力为横轴做图得出的曲线称作气体吸附等温线，一般??可以分为六种类型，如下图２－４所示：??Ｉ?ｎ?ｉｎ??ｉｒ一＾」??Ｉ?？ｖ?Ｖ????ＶＩ??ｓＵｌｆＰｉ??Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｐｆｐ＊??图２－４典型的吸附等温线类型??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｔｙｐｅ?ｏｆ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｉｓｏｔｈｅｒｍ??类型Ｉ中的曲线通常被称为Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温线，呈现出一个向上凸的形状。此类??曲线一般对应于较小的孔进行吸附，最后的吸附量由吸附剂的孔体积决定。在沸石??或活性炭的吸附测试中常见这种曲线。??类型ｎ中的曲线通常被称为Ｓ型吸附等温线，曲线的形状为一个反向的Ｓ型，并??有拐点Ｂ的存在。这种曲线通常是由于大孔或非多孔性固体的多层吸附过程产生的。??两段上升的曲线证明材料经历了两次不同的吸附过程。??类型ＩＩＩ中的曲线在形状上与Ｌａｎｇｍｕｉｒ型曲线对称，呈现向下凹的形状，没有拐??点出现。低压段吸附量很小说明吸附质与吸附剂两者之间的作用力很弱，通常小于??吸附质之间的相互作用，压力较高时才会出现孔填充。??１６??
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