14C是具有放射性的碳同位素,具有較長(zhǎng)的半衰期,盡管長(zhǎng)期以來(lái)其豐度比較穩(wěn)定,但隨著核電的快速發(fā)展,所排放的14C氣體日益增多,對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了一定的威脅。14CH4作為核電站排放的主要含14C氣體,如何高效處理14CH4具有重要意義。本文基于金屬有機(jī)骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）,采用計(jì)算化學(xué)的研究方法,開(kāi)展了14CH4吸附分離性能研究,并對(duì)相關(guān)MOFs材料的合成進(jìn)行了探究,旨在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一種具有高14CH4吸附分離性能的新型MOFs材料。主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:利用計(jì)算化學(xué)方法,基于含有不飽和金屬位點(diǎn)（Open-Metal Sites,OMS）的Cu-PCN-14,在分子層面設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了五種金屬改性材料,M-PCN-14（M=Ca、Zn、Ni、Co、Cr）。并構(gòu)建了臺(tái)能準(zhǔn)確描述 Cu-PCN-14、M-PCN-14和HKUST-1氣體吸附行為的新型力場(chǎng)模型�；诹孔踊瘜W(xué)和分子模擬研究,對(duì)比分析了 IRMOF-1、IRMOF-3、IRMOF-6、IRMOF-14、HKUST-1 和 Cu-PCN-14 這六種常見(jiàn)的 MOFs 材料與本文設(shè)計(jì)的M-P... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－ｌＩＲＭＯＦ－ｎ?（ｎ＝ｌ，６，８，１２）的單晶結(jié)構(gòu)圖（Ｚｎ為藍(lán)色多面體，Ｏ為紅色球體，Ｃ為黑色球??體，大黃色球體代表不觸碰框架而可裝填進(jìn)孔洞最大的范德華爾球體）??

ＨＫＵＳＴ－１和ＰＣＮ－１４是其中的典型代表。１９９９年Ｃｈｕｉ［３１］等人第一次研究報(bào)道??ＨＫＵＳＴ－１?（Ｃｕ（ｂｔｃ）２），該材料的金屬簇為二銅槳型，通過(guò)連接１，３，５－苯三甲酸配體形成??具有三種不同籠狀結(jié)構(gòu)的３Ｄ網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如圖１－２所示，這些納米籠互相連通，其中??較小納米籠被４個(gè)二銅槳輪型金屬簇和四個(gè)直徑大約為５Ａ的有機(jī)配體環(huán)繞，中型納??米籠直徑大約為１０?Ａ，被１２個(gè)二銅槳輪型金屬簇和８?jìng)�(gè)有機(jī)配體密封，最大的納米??籠直徑為１１?Ａ，由１２個(gè)二銅槳輪型金屬簇和２４個(gè)苯三甲酸單元組成。??ＣＵ２（Ｃ０２｝４?ｂｔＣ??⑩＋具??Ｊ?〇?〇－??圖１－２?ＨＫＵＳＴ－１的晶體結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＨＫＵＳＴ－１??＼＾３２１等人通過(guò)溶劑熱反應(yīng)，利用蒽的衍生物５，５’－（９，１０－蒽）－雙對(duì)苯二甲酸（出３（１中）??為配體與Ｃｕ（Ｎ０３）２在Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）和ＨＢＦ４混合溶液中發(fā)生配位反應(yīng)合??成了多孔型ＭＯＦ材料ＰＣＮ－１４。ＰＣＮ－１４具有很高的比表面積，其Ｌａｎｇｍｕｉｒ比表面??積達(dá)到了?２１７６?ｍ２／ｇ，孔容為０．８７?ｃｍ３／ｇ。ＰＣＮ－１４由二銅輪槳型金屬簇和有機(jī)配體??ａｄｉｐ組成。在其有機(jī)配體中

產(chǎn)生分層孔籠結(jié)構(gòu)，且在去除溶劑分子后得到不飽和金屬位。近年Ｓｃｈｒｏｄｅｒ課題組分??別報(bào)道了三種?Ｒｈｔ?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?ＭＯＦｓ，?ＮＯＴＴ－１１２［３７１、ＮＯＴＴ－１１９［３８】和?ＮＵ－１１１１３９１，其中??ＮＯＴＴ－１１９通過(guò)增加苯環(huán)以延長(zhǎng)ＮＯＴＴ－１１２中有機(jī)配體而得到。如圖１．４所示。ＮＵ－１１１??則是利用Ｃ＝Ｃ對(duì)ＮＯＴＴ－１１９的配體進(jìn)行改性，使得比表面積有了明顯提升，大孔體積??分率略有減小，更利于甲烷分子的識(shí)別。??０?０??ＨＯ＂＇１＇??？?〇?〇??１０，３Ａ?－?Ｉ?ｗ＾?ｒｆ??５．８Ａ?６６Ａ｛ｉ??ＯＨ?５．、：入．＃丨?，?ＯＨ?ｒ－?、’?〇Ｈ?多）ＯＭ??Ｏ＾?ＯＭ?２１．５?Ａ?徹?１４?７?Ａ?０．＾＇ＯＨ?１６．０?Ａ??ＬＨ６（１）?ＬＨｓ（２）?ＬＨ§（３）??？?ｌ－４ＮＯＴＴ－Ｈ９［ＬＨ６（ｌ）］，?ＮＯＴＴ－１１２?［ＬＨ６（２）］，?ＮＵ－１１１?［ＬＨ６（３）］ｆｉｅ＃＾＾＾＊：Ｓ??Ｆｉｇ．?１－４?Ｌｉｇａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＮＯＴＴ－１１９?［ＬＨ６（１）］？?ＮＯＴＴ－１１２?［ＬＨ６（２）］，?ＮＵ－１１１?［ＬＨ６（３）］??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]金屬—有機(jī)骨架材料的合成與吸附分離性能研究[D]. 黃宏亮.北京化工大學(xué) 2014

碩士論文
[1]CANDU重水堆核電廠核測(cè)技術(shù)的分析和自主化研究[D]. 張?jiān)?上海交通大學(xué) 2007
[2]動(dòng)植物對(duì)核電站放射性氣態(tài)污染物～（14）C的吸收與積累[D]. 孫桂蓮.浙江大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2919001