金属-有机骨架材料(MOF-177)制备及其吸附典型VOCs性能研究

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1、浙江大学硕士学位论文金属--有机骨架材料（MOF--177）制备及其吸附典型VOCs性能研究姓名：薛峰申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：杨坤2013-03浙江大学硕士学位论文摘要⑧摘要室内空气污染浓度水平通常是户外的2．100倍，许多典型室内空气污染物具有三致效应，对人类健康有极大危害。为提高室内空气质量，改善居住、办公条件，我们要对室内空气污染进行防治。吸附法是最常用的空气污染控制技术，而高效的吸附材料则是该技术的核心。金属．有机骨架材料(MOFs)由于其比表面积巨大、微孔结构有序、孔尺寸多样、孔表面官能团和表面势能多样等优势，在气体分

2、离净化方面具有广阔的应用前景。本论文采用溶剂热法，以六水合硝酸锌和1，3，5一苯三安息香酸为原料，N,N．二乙基甲酰胺为溶剂，合成了MOF．177材料。该材料Langmuir比表面积可达4170m2／g，最大孔体积达到1．132mL／g，平均孔径为0．94nm。材料的热稳定性能良好，低于400℃条件下不会分解。MOF．177材料对丙酮、苯、甲苯、乙苯、二甲苯和苯乙烯等挥发性有机化合物(VOCs)具有很高的静态和动态吸附容量。其中对丙酮和苯的静态饱和吸附量分别达到765mg／g(13．2mmol／g)和953mg／g(12．2mmol／g)；动态饱

3、和吸附量分别达到487mg／g(8．38mmol／g)和695mg／g(8．90mmol／g)。发现MOF一177材料对这些VOCs的静态和动态单层饱和吸附量与气体分子截面积呈负相关。VOCs气体的动态饱和吸附量都比其静态饱和吸附量低，而且MOF一177对乙苯、1，2．二甲苯、1，3．二甲苯、l，4．二甲苯和苯乙烯的动态饱和吸附量几乎没有差异。初步探明其机理为：在动态吸附过程(空气为载气)中，当多个VOCs气体分子相互接近时，N2和02等空气分子夹杂在VOCs气体分子之间，产生空间位阻效应使得吸附质分子相互聚集地紧密程度较静态吸附(真空环境)时减

4、弱，造成动态吸附量较小以及MOF—177对乙苯、二甲苯和苯乙烯的饱和吸附量基本一样。关键词：MOF一177、溶剂热合成、吸附、VOCs浙江大学硕士学位论文摘要浙江大学硕士学位论文ABSTRACTTheconcentrationsofpollutionsinindoorairareusually2-100timeshigherthanthatinoutdoorair．Anumberofthetypicalpollutionsinindoorairarecarcinogenic，teratogenic，andmutagenic，andposegrea

5、thealthriskstohumanbodies．Therefore，theindoorairqualityshouldbeimprovedbyremovingtheairpullutants．Sorptionbyadsorbentsisausefulthchniquefortheremovalofpollutantsfromair,forwhichtheadsorbentisthemostimportantthing．Metal—organicframeworksareatypeofpromisingadsorbentsinapplicati

6、onsofgasseparationandpurificationduetotheirhighspecificsurfaceareaandlargeaccessibleporevolumeInthisstudy,MOF一177weresynthesizedfromZn(N03)2’6H20andbenzenetribenzoateinN，N—dimethylactamidesolutionbythesolvothermalsynthesismethod．Thespecificsurfacearea，calculatedbyLangmuirmode

7、l，ofthesysthesizedMOF一177was4170m2／g．Thecumulativepore，calculatedbytheSaito-Foleymethod，ofthesysthesizedMOF．177was1．132cm3／g，andthemedianporediameterwas0．94nm．Thismaterialisstableevenatthetemperatureupto400。CMOF．177hadhighmonolayersaturatedadsorptioncapacitiesofvolatileorgani

8、ccompounds(VOCs)，includingacetone，benzene，toluene，ethylbenzene，xylen