PDF《- MOFs上的吸附分离研究》

7 3K、

2 9 5K 下测量, 压力为0~1

0 0k P a .

2 结果与讨论 2.

1 Z r - MO F s的表征分析 2. 1.

1 晶体结构分析 Z r - MO F s在形态上大部分以白色粉末的形态出 现, 在高倍显微镜下可以看到规则的棒状晶体, 在X射线单晶仪上测其结构, 分析表明可能由于单晶仪器 的限制, 没有能够得到 Z r - MO F s的晶体结构, 但得到 了其单胞参数: a=3

3、 b=3

3、 c=3 2, α=9

0、 β=9

0、 γ =1

2 0, 该单胞 参数具有Zr基 MO F s的特征参数. 此外, 反应体系中只有金属离子锆离子的存在, 可以推 测得到的晶体是Z r - MO F s . 2. 1.

2 X 射线粉末衍射分析 温和条件下, 将合成的 Z r - MO F s进行 X 射线粉 末衍射( P X R D) 表征, 其谱图如图3所示.由MO F s 的基本知识 可知, 在2θ为

1 0 °之前是MO F s的特征峰, 从图3可看出, Z r - MO F s存在 MO F s的特征峰, 且Zr-MO F s的结晶性不好, 原因是由于其纯度不高( 纯 度在

2 0% 左右) , 大部分以粉末的形态存在, 但仍有MO F s的特征衍射峰, 说明制备的晶体属于 MO F s材料. 2. 1.

3 热稳定性分析 Z r - MO F s的热稳曲线如图4 所示.从热重曲线 可以看出, 当加热到1

0 0 ℃时, 溶剂分子开始失去, 随 着温度的升高, 在1

0 0~5

6 0 ℃, 失重率约为2 8%, 主 要失去的是骨架中的未参加反应的配体分子, 当加热 到5

6 0 ℃左右时, Z r - MO F s的骨架氧化分解结构开始 坍塌, 此时失重率约为4 0%, 随着温度的继续升高, 骨 架完全坍塌. 2. 1.

4 孔结构分析 为了进一步确定Z r - MO F s的孔道结构, 对其进行 低温 N

2 吸附测试, N

2 的吸附等温线和孔道分布如图 5所示.由图5可知, Z r - MO F s的N2吸附等温线为 一个滞后回环, 根据I U P A C分类, 吸脱附曲线为I型, 为典型的微孔吸附[

1 4] .N

2 吸附量为2

3 0.

0 0c m3 / g , L a n g m i u r 表面积为465.

9 0 m2 / g ,孔容为0.

2 3 c m3 / g .此外, Z r - MO F s孔径分布主要集中在1.

3 5 n m 和1.

5 9n m, 存在微孔, 孔结构较为丰富, 优于用水 蒸 气或C O

2 进行 物理活化的商业活性炭[

1 5] , 适合用85石油与天然气化工CHEM I C A LE NG I N E E R I NG O FO I L &

G A S

2 0

1 7 作气体吸附分离吸附剂. 2.

2 C H

4 / N

2 在Zr-MO F s上的吸附等温线 采用气体吸附仪测量了 CH4 / N

2 在Zr-MO F s上 的吸附等温线, 温度分别为

2 7

3 K 和295K, 压力为 0~1

0 0k P a .CH4 / N

2 的吸附等温线图见图6.由图 6可知: 随着温度的升高, CH4 / N

2 的平衡吸附量均呈 下降 趋势;

Z r - MO F s在273K、 0.

1 MP a 和295K、 0. 1MP a 时, CH4 的吸附量分别是8. 2c m3 / g和4.

1 c m3 / g , N

2 吸附量分别是1. 8c m3 / g和0. 1c m3 / g , 由 此可知, 该Z r - MO F s对CH4 的吸附量显著高于对 N

2 的吸附量, 在2

9 5K 下, 两者吸附量之比为4. 5.在相 同条件下, Z r - MO F s对CH4 的吸附量是2 5. 1c m3 / g , N

2 吸附量是8. 0c m3 / g , 两者吸附量之比为3. 1, N i - MO F -

7 4对CH4 的吸附量是3 3. 1c m3 / g , N

2 吸附量 是1 5. 8c m3 / g , 两者吸附量之比为2. 1.因此, 相对于 其他 MO F s对甲烷吸附量有所降低, 但CH4 和N2吸附量的比值显著提高, 这对于 CH4 / N

2 的分离是非常 有利的[

1 6] .出现此种现象的原因可能与样品较高的 微孔孔隙率和较大的孔体积有关;

此外, CH4 / N

2 均为 非极性, 但2种气体的吸附量的大小为 CH4 >