多微孔材料MOFs吸附挥发性有机物的研究进展.pdf
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1、王芳张逸飞陈召等.多微孔材料 吸附挥发性有机物的研究进展.河南化工():.多微孔材料 吸附挥发性有机物的研究进展王 芳 张逸飞 陈 召 叶治国 杨 浩(河南省冶金研究所有限责任公司 河南 郑州)摘 要:挥发性有机化合物()排放至大气中对环境与人类健康具有严重的危害是目前大气污染治理的重点 吸附法是目前处理低浓度 废气主要采用的技术方法 金属 有机骨架材料()耐高温、超高的比表面积、高孔隙率的同时还具有稳定的孔道结构特性使其在吸附分离领域被广泛研究和应用 对影响 吸附的内在因素进行了分析对如何增强 对 的吸附性能方面进行了综述关键词:挥发性有机物 吸附 多微孔材料 金属 有机骨架材料中图分类号:
2、文献标识码:文章编号:()(.):().().:前言挥发性有机物()是指除、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外任何参加大气光化学反应的具有较高蒸汽压、常温常压下容易挥发的一类非甲烷有机化合物如苯系物(苯、甲苯)、醛、酮和卤代烃(二氯甲烷、三氯甲烷)等 对人类的健康、社会环境和经济发展造成危害从源头上减少 的排放以及 排放治理技术是当前工业大气排放治理研究的技术重点多微孔材料具有丰富的孔隙结构、较高的比表面积和孔隙率且孔道尺寸与 分子尺寸相对应可实现对 的大量吸附 近年来国内外众多的研究表明多微孔材料在吸附气体方面具有丰富的研究价值和广阔的应用前景其强大的吸附能力引起了研究领域的高度重视 与传统吸
3、附材料(如活性炭)相比多微孔材料具有吸附能力强、吸附容量大、可选择性吸附有机物及可稳定回收使用的特点在吸附分离等领域都有着广泛的研究应用 收稿日期:基金项目:年河南省科学院成果转移转化项目()作者简介:王芳()女助理工程师研究方向为多微孔环境材料的合成和应用 :.河南化工 年 第 卷 金属 有机骨架材料在大量多微孔材料的吸附研究中金属 有机骨架材料优良的吸附特性使其脱颖而出相比于其他多微孔材料它的密度低具有超高的比表面积和高孔隙率以及稳定的孔道结构并且结构可修饰和调控化学和热稳定性好目前主要 有:系列、系列、系列等 等合成了().().并对其结构和性质进行了研究命名为金属 有机骨架材料 又采用
4、()和对苯二甲酸合成了 结构材料:其结构见图 图 结构课题组使用的 对二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、环己烷的吸附量分别为、/吸附效果是活性炭的 倍 很明显 的吸附性能优于活性炭 等合成的 比表面积高达 /这是目前发现具有最大比表面积的 超高的比表面积、高孔隙率使得 在吸附分离有机物方向展现出了极高的应用前景 的制备方法 的合成步骤简单成本低且结构稳定可循坏使用各领域对 的研究也越来越多 的合成方法主要有水热法、溶剂热法、挥发法和扩散法 此外还有一些新型合成方法如电化学法、微波法、机械合成法等 合成 时金属盐常选用的是溶解性良好的硝酸盐、硫酸盐和醋酸盐用于合成 的金属离子大多为碱金属、碱土金
5、属、过渡金属、主族金属和稀土金属 用于合成 的有机配体常选择刚性分子如共轭的芳香物质这是因为刚性配体比较容易与金属离子或金属簇形成稳定的晶态孔状 图 列举了一些常用到的有机配体图 常用到的有机配体目前研究中常常用到的 合成方法是水热法和溶剂热法 相比于其他合成方法水热法和溶剂热法较早使用且工艺成熟合成的 结晶度较高 水(溶剂)热法通常是将金属盐和有机配体溶于水(有机溶剂)溶液中混匀密封后置于不锈钢耐压反应釜中经高温()、高压反应后冷却结晶形成固体的 然后经过过滤、洗涤的净化步骤最后经真空干燥活化得到具有永久性的孔隙率和高比表面积的 影响 吸附有机物分子的内在因素.的结构与其他多微孔材料一样 对
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