煤層氣作為一種高效清潔能源,近年來受到各國政府的不斷重視。美國、澳大利亞均已展開相關(guān)工作,并取得了重大成績。我國政府一直重視煤層氣的開發(fā)利用,但由于特殊的國情,導(dǎo)致大量低濃度煤層氣直接排放。這不僅造成了巨大的資源浪費(fèi),還造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此,低濃度煤層氣的有效利用是我國煤層氣發(fā)展的重要課題。而低濃度煤層氣的利用問題中,脫氧是關(guān)鍵因素。MOFs作為一種極具潛質(zhì)的多孔材料,在這方面已表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。然而,MOFs材料受水分子的影響極大,如何解決這一問題成為科研界的重要議題。本文選擇了被廣泛研究的M-BTC系列材料作為研究對象,采用溶劑熱合成法,在不同條件下合成了Cu-BTC、Cr-BTC樣品,并在后續(xù)的試驗(yàn)中詳細(xì)考察了反應(yīng)時(shí)間、合成溫度、物料配比等各個(gè)因素對樣品合成的影響,得到了最佳的反應(yīng)條件。并且采用粉末X射線衍射儀(PXRD)、N2吸附等方法分析了樣品的結(jié)構(gòu)、性能和穩(wěn)定性。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論包括以下幾個(gè)方面:(1)金屬有機(jī)骨架化合物Cr-BTC的最佳合成條件為:Cr(CO)6,1.09 g(5 mmol);1,3,5-苯三酸,0.623 g(3 mmol);氮氮二甲基甲酰胺,...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 煤層氣背景介紹
        1.1.1 煤層氣產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)的發(fā)展
        1.1.2 煤層氣產(chǎn)業(yè)在中國的發(fā)展
        1.1.3 煤層氣產(chǎn)業(yè)在中國的發(fā)展瓶頸
        1.1.4 煤層氣產(chǎn)業(yè)在中國的未來發(fā)展方向
    1.2 金屬有機(jī)骨架材料在煤層氣富集中的應(yīng)用
    1.3 水分子對MOFs材料結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性的影響
        1.3.1 MOFs的水穩(wěn)定性
        1.3.2 水分子在MOFs上的吸附及其影響
        1.3.3 MOFs水穩(wěn)定性研究方向
    1.4 選題依據(jù)及研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)條件及研究方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.3 表征方法
        2.3.1 PXRD(粉末X射線衍射)
        2.3.2 N₂吸附等溫線的測量
        2.3.3 水蒸氣吸附等溫線的測量
        2.3.4 氧氣吸附等溫線的測量
        2.3.5 MOFs穩(wěn)定性測試
        2.3.6 傅里葉紅外光譜(FT-IR)
        2.3.7 氧氣脫附等溫線的測量
        2.3.8 計(jì)算模擬方法
    2.4 物相確定及相對結(jié)晶度的計(jì)算
    2.5 MOFs材料的合成及有機(jī)分子修飾
        2.5.1 Cu-BTC的合成
        2.5.2 Cr-BTC的合成
        2.5.3 Cr-BTC的有機(jī)分子修飾
第三章 M-BTC的合成及表征
    3.1 樣品物相的確定
        3.1.1 Cu-BTC物相的確定
        3.1.2 Cr-BTC物相的確定
    3.2 Cr-BTC的合成規(guī)律探索
        3.2.1 合成溫度的影響
        3.2.2 反應(yīng)時(shí)間的影響
        3.2.4 物料配比的影響
    3.3 Cr-BTC相關(guān)性能表征
        3.3.1 Cr-BTC氧氣吸附循環(huán)測試
        3.3.2 Cr-BTC氧氣吸附前后比表面積的變化
        3.3.3 Cr-BTC的氧氣吸附曲線
        3.3.4 氧氣脫附動力學(xué)曲線測試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 M-BTC材料穩(wěn)定性研究
    4.1 M-BTC在O₂條件下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        4.1.1 M-BTC氧氣吸脫附曲線
        4.1.2 M-BTC材料在氧氣環(huán)境下比表面積的變化
        4.1.3 M-BTC材料在氧氣環(huán)境下PXRD圖譜的變化
    4.2 M-BTC材料在H₂O環(huán)境下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        4.2.1 M-BTC材料的水蒸氣吸脫附曲線
        4.2.2 M-BTC材料在水蒸氣環(huán)境下比表面積的變化
        4.2.3 M-BTC材料在水蒸氣環(huán)境下PXRD圖譜的變化
    4.3 M-BTC材料在O₂-H₂O環(huán)境下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
        4.3.1 M-BTC材料在O₂-H₂O環(huán)境下比表面積的變化
        4.3.2 M-BTC材料在O₂-H₂O環(huán)境下PXRD圖譜的變化
    4.4 計(jì)算模擬
    4.5 有機(jī)分子修飾對Cr-BTC穩(wěn)定性的影響
        4.5.1 修飾后的Cr-BTC材料在O₂-H₂O環(huán)境下PXRD圖譜
        4.5.2 修飾后的Cr-BTC材料N2吸脫附曲線
        4.5.3 修飾后Cr-BTC紅外圖譜
    4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 本論文創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 展望及建議
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士期間學(xué)術(shù)成果



本文編號：3917468