TiO 2 改性5A沸石材料及其对空间分子污染物吸附性能研究

发布时间：2022-12-23 21:50

　　航天器用非金属材料在空间环境下会产生有机小分子可凝挥发物,凝结在光学镜头、太阳能电池等敏感表面,对航天器的安全性和可靠性影响极大。采用吸附材料对污染物进行主动控制是解决空间分子污染的有效手段之一。沸石材料孔径尺寸分布均匀且吸附性能优良,是空间分子污染物吸附的理想选材之一,但其机械强度较差,且其空间分子污染物的吸附性能仍有待提高。因此,亟需开发吸附性能高且机械性能良好的新型空间分子污染物吸附材料。本论文通过对改性沸石材料的设计制备、吸附性能和吸附机理一体化研究,制备了具有高吸附性能的沸石@TiO₂复合材料,为空间分子污染物吸附材料选材和应用提供理论和技术依据。采用原子层沉积技术制备TiO₂,研究钛出源时间、源瓶温度、反应仓体温度及循环周期数等工艺参数对成膜的影响,通过AFM、XPS、TEM、SEM、XRD等手段分别表征沸石@TiO₂复合材料的元素组成、形貌以及结构,获得最优工艺参数。根据沸石@TiO₂复合材料的吸附量确定最优的预处理工艺为抽真空、加热200℃以及保温120 min。研究不同实验条件下沸... 

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 空间分子污染防控的研究进展
    1.3 吸附法去除有机污染物概述
    1.4 沸石材料研究进展
        1.4.1 沸石材料的结构及分类
        1.4.2 沸石材料吸附有机物的研究现状
        1.4.3 改性沸石分子筛的材料分类
    1.5 TIO2改性沸石材料研究进展
        1.5.1 TiO_2材料概述
        1.5.2 TiO_2改性沸石制备方法
    1.6 分子模拟方法概述
        1.6.1 常用的分子模拟方法
        1.6.2 计算机模拟方法
        1.6.3 对沸石的吸附扩散的模拟
    1.7 本文主要研究内容
第2章 实验材料与研究方法
    2.1 实验仪器及实验药品
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验药品
    2.2 实验内容
        2.2.1 沸石的预处理
        2.2.2 沸石@TiO_2材料的制备
    2.3 材料测试表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)及EDS分析
        2.3.2 自动比表面和孔径分析仪
        2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.4 傅里叶红外光谱分析(FTIR)
        2.3.5 透射电子显微镜分析(TEM)
        2.3.6 TiO_2薄膜厚度分析
    2.4 动力学吸附模型
    2.5 5A沸石对典型分子污染物的吸附模拟
第3章 沸石@TiO_2的制备表征及吸附性能研究
    3.1 沸石@TIO2材料的制备
        3.1.1 沸石材料的选择
        3.1.2 TiO_2薄膜的制备和表征
        3.1.3 沸石@TiO_2材料制备的预处理工艺优化
        3.1.4 沸石@TiO_2材料制备的沉积工艺优化
    3.2 沸石@TIO2材料的表征
        3.2.1 沸石@TiO_2的元素组成分析
        3.2.2 沸石@TiO_2的形貌分析
        3.2.3 沸石@TiO_2的结构分析
        3.2.4 改性前后材料机械强度对比
    3.3 沸石@TIO2吸附性能研究
        3.3.1 沸石@TiO_2吸附性能的影响因素
        3.3.2 吸附污染物的红外分析
    3.4 沸石@TIO_2动力学模型分析
    3.5 沸石@TIO_2吸附机理
    3.6 本章小结
第4章 沸石吸附空间分子污染物的吸附动力学研究
    4.1 吸附构建模型
        4.1.1 吸附质模型构建
        4.1.2 5A沸石模型构建
    4.2 5A沸石吸附性能的模拟结果分析和讨论
        4.2.1 模拟5A沸石的结构表征
        4.2.2 5A沸石吸附邻苯二甲酸二甲酯的模拟结果讨论和分析
        4.2.3 5A沸石吸附邻苯二甲酸二乙酯的模拟结果讨论和分析
        4.2.4 5A沸石同时吸附两种气体的模拟结果讨论和分析
    4.3 低温低压5A沸石吸附气体的模拟结果讨论和分析
        4.3.1 5A沸石吸附邻苯二甲酸二甲酯气体
        4.3.2 5A沸石吸附邻苯二甲酸二乙酯气体
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
博士论文
[1]多孔矿物负载型/过渡金属复合型锰氧化物热催化氧化挥发性有机物的研究[D]. 刘鹏.中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所) 2019
[2]有机分子在分子筛中的吸附和扩散过程的计算机模拟[D]. 张国.吉林大学 2008

硕士论文
[1]空间光学系统污染评估方法研究[D]. 魏爽.哈尔滨工业大学 2018
[2]多级孔道5A分子筛的合成及吸附性能研究[D]. 陈翔.华东理工大学 2016



本文编号：3725479