【摘要】：當今世界能源環(huán)境問題嚴重,如何使石油等燃料快速裂解、減少副產(chǎn)物,如何儲氫,如何吸附CO_2溫室氣體,如何吸附重金屬離子等都是當今世界科學家們研究的熱門話題,我們也要考慮一旦石油化石燃料耗盡,我們將使用哪種可循環(huán)利用的碳氫化合物�？茖W家們努力嘗試利用分子篩來解決這些問題,同時也創(chuàng)造更好性能的孔材料,如MOFs和COFs,為解決這些問題帶來了希望。這三類材料都具有獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),在石油工業(yè)、環(huán)境保護和生物醫(yī)藥等方面具有重要意義。沸石分子篩是一類具有很高熱穩(wěn)定性和較強酸性的多孔骨架材料,其中β沸石具有12元環(huán)結(jié)構(gòu);MOFs是一類具有高比表面積、且孔道結(jié)構(gòu)十分多樣和可修飾調(diào)節(jié)的材料,ZIF-8是MOFs材料中結(jié)構(gòu)比較獨特、性能比較優(yōu)異的一個。本論文的主要工作包括以下幾個部分:1.由于沸石材料具有酸性催化位點和多孔的性質(zhì),因此沸石被廣泛應用在工業(yè)催化領域,但是由于沸石屬于微孔結(jié)構(gòu)材料,在催化應用中很容易產(chǎn)生積碳等效應,影響其使用壽命和催化性能,因此科學家們設想通過引入介孔等多級孔結(jié)構(gòu)來優(yōu)化它的催化性能;另外,球形的形狀在實際應用中更容易操作。本文利用離子交換樹脂作為硬模板,水熱條件為120℃9天,成功合成了多級孔β沸石小球,且此多級孔β沸石小球有較高比表面積和良好的機械性能。它在298K溫度下對CO_2的吸附量是N_2吸附量的7倍,它在273K溫度下對CO_2的吸附量是CH_4吸附量的4倍,因此它可以被用作氣體選擇性吸附分離材料;另外,為了最優(yōu)化合成β沸石小球,本文準備了另外兩組不同水熱合成條件下的反應,并得到了只具有微孔的β沸石小球。2.由于沸石材料和MOFs材料都有各自的優(yōu)缺點,本部分研究目的是希望得到沸石分子篩與MOFs復合的材料,這種材料由兩種不同的多孔材料組成,可能會具有新的或者更好的性質(zhì),而這可以拓寬各自的應用范圍。本文利用加熱法在多級孔β沸石小球的孔道中合成ZIF-8晶體,并得到主客體復合物小球,對其進行熱穩(wěn)定性方面的測試,發(fā)現(xiàn)復合物小球具有非常好的熱穩(wěn)定性,但是它的比表面積有所下降�？偟膩砜�,這種復合材料在催化上有潛在的應用價值。3.為了將具有不同催化性能或分離性能的材料結(jié)合在一起,核-殼復合方式是最為合適的,因為殼層的存在可以控制進入內(nèi)部核的物質(zhì),這在選擇性催化和氣體選擇性吸附分離等領域有重要意義。本文先利用甲酸鈉處理,促進了ZIF-8的生長,之后利用水熱合成法得到了具有核-殼結(jié)構(gòu)的β沸石-ZIF-8復合物小球,對其進行氣體吸附測試,發(fā)現(xiàn)核-殼復合物小球具有良好的熱穩(wěn)定性和較高的比表面積。它在298K溫度下對CO_2的吸附量是N_2吸附量的6倍,它在273K溫度下對CO_2的吸附量是CH_4吸附量的5倍,因此它可以被用作氣體選擇性吸附與分離材料,在工業(yè)上有很大用途。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ424.25;TB33

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本文編號：2586132