基于Cu修饰改性MIL-101的π-络合吸附剂制备及其性能研究

发布时间：2020-04-17 18:44

【摘要】：吸附作为当前一项被广泛使用的分离技术不仅应用于化工、制药行业,而且在能源和环境科学也起着至关重要的作用,制备出能高效地从混合物中实现目标产物分离的吸附剂是当前吸附分离技术应用的核心之一,π-络合吸附剂较好的满足了当前行业中对吸附剂的需求,在工业上对气体分离、纯化以及在环保等领域得到了很好的应用。本论文的目的是研究制备出基于金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)的新型π-络合吸附剂,并将其应用于从混合气体中吸附分离CO,并从近似相对分子质量的C_2H_4/C_2H_6中吸附分离C_2H_4。(1).MIL-101(Materials of Institut Lavoisier,简称MIL)是一种合成方法成熟、具有高吸附性能和高热稳定性的MOFs,可当做制备π-络合吸附剂的良好载体。本论文采用三种实验方法,将活性物质Cu~+引入载体孔道中,实现活性物质的良好分散。首先,通过水热合成MIL-101,将Cu(NO_3)_2·3H_2O和CoCl_2·6H_2O用双溶剂的方法引入到MIL-101中制得吸附剂Cu/Co@MIL-101-DS,通过浸渍法和固相研磨热分散法制备得到Cu/Co@MIL-101-WI和Cu/Co@MIL-101-SG。(2).研究不同含量的Cu/Co@MIL-101-DS吸附材料用于CO吸附性能,对于含有CO、CO_2、H_2和N_2的混合气体,其中在101 kPa下25℃时纯MIL-101对于H_2的吸附量为0.9 cm~3·g~(-1),对N_2的吸附量为5.2 cm~3·g~(-1),对CO的吸附量为12.1 cm~3·g-~1,而2.0Cu/2.0Co@MIL-101-DS样品吸附性能最好,对CO的吸附量达到34.1 cm~3·g~(-1),对H_2和N_2的吸附容量分别为2.9 cm~3·g~(-1)和1.8 cm~3·g~(-1)。我们也研究了不同方法制备的2.0Cu/2.0Co@MIL-101,相对于2.0Cu/2.0Co@MIL-101-SG,样品2.0Cu/2.0Co@MIL-101-WI对CO的吸附能力稍强,但两种方法合成的样品均低于双溶剂制备所得样品,结果表明由两种前驱体通过双溶剂的方法在250℃时氩气气氛下焙烧5 h修饰改性MIL-101后的吸附剂对CO的吸附性能最高。(3).将MIL-101作为载体,用Cu(NO_3)_2·3H_2O、CoCl_2·6H_2O制备了络合吸附剂,研究其对C_2H_4/C_2H_6的吸附分离性能。结果显示,单金属盐活性物质1.5Cu@MIL-101-DS和1.5Co@MIL-101-DS吸附剂对C_2H_4/C_2H_6几乎不存在分离性能,而含有双金属活性物质的1.5Cu/1.5Co@MIL-101-DS吸附剂,对C_2H_4/C_2H_6的分离效果好,对于C_2H_4的吸附量达到50.5 cm~3 g~(-1),对于C_2H_6的吸附量只有33.2 cm~3 g~(-1)。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X701

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本文编号：2631179