导　　师： 李忠;林跃生

学科专业： H17

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着人类社会现代化进程的加快,化石能源的大量消耗致使温室气体CO₂的排放量与日俱增,导致的全球气候变暖问题引起了国际社会严重关注,已成为二十一世纪人类社会面临的最为迫切需要解决的重大问题之一。膜分离技术将是从各类工业排气中捕获CO₂最为有效的技术之一。在膜分离技术中,发展新型的膜材料将成为技术的关键。本文主要研究一种新型的金属有机骨架MOF-5膜以及其对CO₂气体的渗透分离性能。论文工作主要涉及合成金属有机骨架材料MOF-5晶体,制备MOF-5晶体膜以及孔隙结构表征,测定CO₂在MOF-5颗粒的吸附热力学和动力学,测量若干单组份、CO₂混合气体在MOF-5晶体膜中渗透扩散行为和分离因子,属于化学工程和膜科学的研究领域,具有科学研究价值和实际意义。本文研究了MOF-5晶体合成的反应条件对MOF-5晶体的表面形貌、晶体结构和孔隙结构等物理化学性能的影响。利用SEM、XRD和N₂吸附/脱附等温线对所制备的MOF-5晶体进行表征分析。研究结果表明:以二甲基甲酰胺为溶剂,将Zn2+/对苯二酸摩尔配比为2.7的合成液中置于130°C下反应4小时可得到小颗粒（40-60μm）和高比表面积（ S Langmuir=2500m2/g）的MOF-5晶体。本文研究了CO₂在MOF-5晶体颗粒上的吸附相平衡和动力学。采用重量法测定了CO₂吸附等温线和动力学曲线,估算出CO₂气体在MOF-5上的扩散系数、等量吸附热和吸附活化能。结果表明:常压下,MOF-5晶体颗粒对CO₂的吸附容量很大,明显高于相同条件下在活性炭和13X分子筛的吸附量;CO₂在MOF-5晶体颗粒上的扩散系数约在10-8cm2/s范围内,明显高于CO₂在13X分子筛中的扩散系数。该结果首次揭示了CO₂在MOFs材料上具有很好的吸附扩散行为,是本文重要的新�

关 键 词： 金属有机骨架 晶体膜 扩散 渗透汽化 气体渗透 混合气分离

领　　域： [化学工程]