核能作為一種安全、清潔高效的能源,正在逐漸成為人類能量的主要來源之一。但是在乏燃料中含有大量的放射性氣體,如Xe、Kr;另一方面,人們利用Xe、Kr需對其分離與提純,主要用低溫蒸餾法,但該方法需要大量能量。研究表明,另一種稀有氣體Rn為致癌物質(zhì),Rn及其子體在空氣中會形成放射性氣溶膠污染空氣,通過呼吸進(jìn)入人體,人們長時(shí)間呼吸高Rn濃度的空氣有可能產(chǎn)生肺癌。因此研制一種經(jīng)濟(jì)、高效的材料來吸附Xe、Kr和Rn具有重要意義。本文利用COFs材料和PAFs材料的多孔性、高比表面積、孔徑分布發(fā)達(dá)、高穩(wěn)定性等特點(diǎn),來進(jìn)行稀有氣體吸附實(shí)驗(yàn)。所用的材料均用溶劑離子熱法合成,得到樣品后用甲醇活化并干燥,再進(jìn)行氣體吸附實(shí)驗(yàn)。Xe、Kr實(shí)驗(yàn)是使用BET操作完成,Rn采用的是靜態(tài)吸附法。其中,COFs材料孔徑分布較為單一,主要在微孔范圍內(nèi),PAFs材料孔徑分布與活性炭十分相似。本文選取COF-300、COF-320、PPF-1,并在此基礎(chǔ)上研制出L-5、PPP-2、PPP-3和PPP-4。用七種材料進(jìn)行了氣體吸附實(shí)驗(yàn)。研究表明,在298 K,1Bar的條件下,COF-300對Xe的最大吸附量達(dá)到了2.15 m... 

【文章來源】：南華大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

文獻(xiàn)[48]

11圖1.3文獻(xiàn)[76]中COF-320的模擬結(jié)構(gòu)圖在調(diào)研文獻(xiàn)過程中，我們找到與COF-320類似構(gòu)型的LZU-301[50]。文章中提到，已有很多科研人員致力于僅通過堅(jiān)固的共價(jià)鍵連接而成的二維或三維網(wǎng)絡(luò)中，有機(jī)結(jié)構(gòu)單元形成的COF的結(jié)晶。文獻(xiàn)中，該課題組通過（3,3"-聯(lián)吡啶）-6,6"-二甲醛（BPyDA）與4,4,4,4-甲乙烷四基四苯胺的亞胺縮合形成一種新型3D-COF（稱為LZU-301）。他們已通過粉末X射線衍射分析（PXRD），有機(jī)蒸氣吸附等溫線和129XeNMR光譜證明了COF的可逆晶體轉(zhuǎn)變與動態(tài)響應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)獲得這種COF動態(tài)行為的關(guān)鍵是互穿三維網(wǎng)絡(luò)中的亞胺鍵作為分子踏板旋轉(zhuǎn)。他們認(rèn)為LZU-301是一種有效的動態(tài)吸附劑，可選擇性地從干燥和潮濕的氣體混合物中捕獲二氧化碳，其中也觀察到了水輔助控制對二氧化碳的吸附增強(qiáng)。通過對Knoevenagel縮合反應(yīng)的深入研究，可看出LZU-301在孔隙中的催化活性，能夠包含大分子，與底物相互作用，為今后設(shè)計(jì)更先進(jìn)的COF催化劑并結(jié)合動態(tài)響應(yīng)提供了可能性。LZU-301的結(jié)構(gòu)是基于七倍結(jié)構(gòu)互穿的網(wǎng)狀化學(xué)和COF-320的單晶結(jié)構(gòu)。

12圖1.4文獻(xiàn)[50]中LZU-301的模擬結(jié)構(gòu)圖這篇文章中有一個特別的現(xiàn)象，LZU-301的孔徑具有收縮態(tài)和擴(kuò)張態(tài)，孔徑可從5.8×10.4（收縮形式）擴(kuò)展到9.6×10.4（膨脹形式）的動態(tài)骨架。這使我們對該材料很有興趣，但實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)并沒有(3,3"-聯(lián)吡啶)-6,6"-二甲醛(BPyDA)這個藥品，只有（2,2"-聯(lián)吡啶）-5,5"-二甲醛。故我們使用了4,4,4,4-甲乙烷四基四苯胺與（2,2"-聯(lián)吡啶）-5,5"-二甲醛的結(jié)合，但前幾次均未合成出樣品。后調(diào)研文獻(xiàn)，在合成的基礎(chǔ)上稍作修改，加入了新的模板劑均三甲苯，成功合成出L-5這個新COF。多孔材料研究領(lǐng)域有一個顯著成就，多孔金屬有機(jī)骨架（MOFs）的發(fā)展由金屬離子和有機(jī)物連接，通過網(wǎng)狀化學(xué)組成的高度有序的晶體材料。在所有多孔材料中，有幾種MOF具有最高的比表面積和氣體吸附能力。那么在本次課題內(nèi)容開始前，我們已經(jīng)利用MOFs材料ZIF-69嘗試Xe、Kr分離實(shí)驗(yàn)，具有初步成效。在此簡單介紹一些目前國內(nèi)外已有的MOFs材料做過對Xe、Kr的實(shí)驗(yàn)研究。JohnB.Parise課題組[77]報(bào)道了一種新型微孔MOF：SBMOF-2在環(huán)境條件下對Xe具有高選擇性，分離比約為10，Xe的最大吸附量為27.07wt%。在298K下，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]活性炭吸附測氡法靜態(tài)吸附系數(shù)測量研究[J]. 謝禮飛,丘壽康,唐泉,李晟,趙晶,羅詩慧.  核電子學(xué)與探測技術(shù). 2019(03)
[2]Zeolitic imidazolate framework-8 as a nanoadsorbent for radon capture[J]. Xiao-Wa Wang,Ting Yan,Jun Wan,Li-Feng Zhao,Yu Tu.  Nuclear Science and Techniques. 2016(01)
[3]大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)[J]. 王貽芳.  物理. 2007(03)



本文編號：3466151