【摘要】：當(dāng)今世界能源環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重,如何使石油等燃料快速裂解、減少副產(chǎn)物,如何儲(chǔ)氫,如何吸附CO_2溫室氣體,如何吸附重金屬離子等都是當(dāng)今世界科學(xué)家們研究的熱門(mén)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?xì)浠衔�。科學(xué)家們努力嘗試?yán)梅肿雍Y來(lái)解決這些問(wèn)題,同時(shí)也創(chuàng)造更好性能的孔材料,如MOFs和COFs,為解決這些問(wèn)題帶來(lái)了希望。這三類(lèi)材料都具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),在石油工業(yè)、環(huán)境保護(hù)和生物醫(yī)藥等方面具有重要意義。沸石分子篩是一類(lèi)具有很高熱穩(wěn)定性和較強(qiáng)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(lèi)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(dú)特、性能比較優(yōu)異的一個(gè)。本論文的主要工作包括以下幾個(gè)部分:1.由于沸石材料具有酸性催化位點(diǎn)和多孔的性質(zhì),因此沸石被廣泛應(yīng)用在工業(yè)催化領(lǐng)域,但是由于沸石屬于微孔結(jié)構(gòu)材料,在催化應(yīng)用中很容易產(chǎn)生積碳等效應(yīng),影響其使用壽命和催化性能,因此科學(xué)家們?cè)O(shè)想通過(guò)引入介孔等多級(jí)孔結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化它的催化性能;另外,球形的形狀在實(shí)際應(yīng)用中更容易操作。本文利用離子交換樹(shù)脂作為硬模板,水熱條件為120℃9天,成功合成了多級(jí)孔β沸石小球,且此多級(jí)孔β沸石小球有較高比表面積和良好的機(jī)械性能。它在298K溫度下對(duì)CO_2的吸附量是N_2吸附量的7倍,它在273K溫度下對(duì)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(zhǔn)備了另外兩組不同水熱合成條件下的反應(yīng),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(diǎn),本部分研究目的是希望得到沸石分子篩與MOFs復(fù)合的材料,這種材料由兩種不同的多孔材料組成,可能會(huì)具有新的或者更好的性質(zhì),而這可以拓寬各自的應(yīng)用范圍。本文利用加熱法在多級(jí)孔β沸石小球的孔道中合成ZIF-8晶體,并得到主客體復(fù)合物小球,對(duì)其進(jìn)行熱穩(wěn)定性方面的測(cè)試,發(fā)現(xiàn)復(fù)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�(lái)看,這種復(fù)合材料在催化上有潛在的應(yīng)用價(jià)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(fù)合方式是最為合適的,因?yàn)闅拥拇嬖诳梢钥刂七M(jìn)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(lǐng)域有重要意義。本文先利用甲酸鈉處理,促進(jìn)了ZIF-8的生長(zhǎng),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(fù)合物小球,對(duì)其進(jìn)行氣體吸附測(cè)試,發(fā)現(xiàn)核-殼復(fù)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(duì)CO_2的吸附量是N_2吸附量的6倍,它在273K溫度下對(duì)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(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TQ424.25;TB33

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本文編號(hào)：2586132