多孔材料具有獨特的孔道結(jié)構(gòu)以及較高的比表面積,展現(xiàn)出優(yōu)異的揮發(fā)性有機氣體（VOCs）吸附性能,是環(huán)境污染治理及預(yù)防領(lǐng)域較為廣泛使用的材料之一。首先,本文基于新型微孔結(jié)構(gòu)NaY分子篩,通過優(yōu)化靜電紡絲技術(shù)工藝參數(shù),如紡絲電壓和噴速等,制備了形貌均勻、大比表面積、苯吸附吸附值為667mg/g的NaY/聚乙烯吡咯烷酮（PVP）分級多孔復(fù)合纖維（NaY/PVP）,并揭示了分級多孔結(jié)構(gòu)NaY/PVP復(fù)合纖維的協(xié)同吸附作用機制。進一步,選用成本較低且制備工藝簡單的ZIF-8分子篩,利用靜電紡絲技術(shù)制備了ZIF-8/聚丙烯腈（PAN）分級多孔纖維結(jié)構(gòu)（ZIF-8/PAN）。繼而,利用化學氣相沉積（CVD）技術(shù)對ZIF-8/PAN復(fù)合纖維進行了熱解氮摻雜,得到了氮摻雜分級多孔碳纖維。由于吸附活性位點與比表面積的提高,使得氮摻雜分級多孔碳纖維展現(xiàn)出了優(yōu)異苯的吸附能力（694 mg/g）。這些結(jié)果都表明極大地拓展了多孔材料/聚合物復(fù)合纖維在揮發(fā)性有機氣體吸附中的潛在應(yīng)用。 

【文章來源】：廣西師范大學廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1分子篩材料的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展歷程[1]

3圖1.2237種分子篩骨架結(jié)構(gòu)簡稱（IZA）1.1.2金屬有機框架材料的概述與發(fā)展金屬有機框架化合物（MOFs）最早是由Yaghi等人定義的，通過金屬離子和有機配體通過共價鍵構(gòu)成。通俗的來講，共價網(wǎng)絡(luò)是一個共價化合物通過重復(fù)共價鍵方式的一種拓展。從結(jié)構(gòu)上來說，MOFs主要由金屬離子（金屬團簇）和有機分子兩個基元構(gòu)成。通常有機單元是單齒，雙齒或者三齒配體，金屬和配體的選擇能很好的調(diào)控MOFs的結(jié)構(gòu)，從而決定其性質(zhì)。配體和金屬的多樣性選擇，為制備合成出各式各樣的MOFs材料提供了可能，到目前為止，研究人員已經(jīng)制備出超過20，000種不同的MOFs材料。MOFs材料的一個潛在應(yīng)用是用于氣體的儲存，尤其是氫氣的儲存。在不壓縮情況下，氫氣的儲能密度很低，如何實現(xiàn)高密度的氫氣儲存具有很大的應(yīng)用價值。由于MOFs具有很大的比表面積和可調(diào)的化學結(jié)構(gòu)，在氫氣儲存方面具有重要作用。相比于空的氫氣儲氣瓶，填充MOFs之后由于材料表面能吸附氫分子，因此能夠儲存更多的氫氣。且由于其開放的結(jié)構(gòu)，MOFs材料不存在死體積；又由于其氣體的吸附動力來源于物理吸附，具有很好的脫吸附可逆性。除了用作氣體的吸附和分離，MOFs在多相催化方面也具有潛在應(yīng)用。前面提到，分子篩已經(jīng)被廣泛使用到了石油化工工業(yè)領(lǐng)域了。但是，對于分子篩來說，由于獲得孔道大于1nm的結(jié)構(gòu)比較困難，因此分子篩大部分用于一些小分子催化（反應(yīng)物分子一般比二甲苯�。�。與此同時，分子篩的合成條件相對MOFs比較苛刻（高溫煅燒以除去模版劑），而MOFs的合成條件相對溫和，更加方

7此，NaY分子篩在催化，分離及吸附等多個領(lǐng)域得到了應(yīng)用[19，34-35]。圖1.3NaY分子篩結(jié)構(gòu)圖（IZA）1.4ZIF系列簡介ZIF（ZeoliticImidazolateFrameworks）系列由Yaghi課題組發(fā)現(xiàn)并命名[53]，由Zn2+、Co2+等具有四面體配位能力的金屬離子與咪唑基團中的N原子配位形成。沸石咪唑酸鹽骨架（ZIF）的晶體結(jié)構(gòu)與鋁硅酸鹽分子篩具有相同的拓撲結(jié)構(gòu)。圖1.4為ZIF-8及ZIF-11的結(jié)構(gòu)示意圖[12]。就分子篩而言，骨架是由四面體硅或由氧原子橋接的鋁構(gòu)建的。而在ZIF中，四面體Si或Al和橋接O分別被過渡金屬（例如Zn或Co）和咪唑化物連接基取代。與分子篩相似，ZIF的框架包含規(guī)則的孔和通道，這些孔和通道允許來賓分子進入并可以在分子水平上區(qū)分物種。盡管ZIF比分子篩具有優(yōu)勢，因此可以預(yù)期雜化骨架結(jié)構(gòu)在表面改性方面具有更大的靈活性，有時甚至可以合理設(shè)計表面性能[55-56]。與其他類型的金屬有機骨架材料相比，ZIF通常表現(xiàn)出更好的熱，水熱和化學穩(wěn)定性[54-55,56]。因此，ZIF在許多應(yīng)用中引起了越來越多的關(guān)注，例如氣體存儲[58-60]，分離[61-64]，催化[65-66]，化學傳感器[67-68]和吸附揮發(fā)性有機化合物[69-71]。


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