新型金属有机气凝胶的合成、 表征及气体吸附性能

doi:10.7503/cjcu20190102

高等学校化学学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (6): 1116.doi: 10.7503/cjcu20190102

新型金属有机气凝胶的合成、表征及气体吸附性能

李湛¹(), 单晓雯²(), 杨平平¹, 高壮壮¹, 方千荣¹, 薛铭¹(), 裘式纶¹

1. 吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春130012
2. 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院, 青岛 266071

收稿日期:2019-02-16 出版日期:2019-06-10 发布日期:2019-04-04
作者简介:
联系人简介: 薛铭, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事无机固体材料化学的研究. E-mail: xueming@jlu.edu.cn ;单晓雯, 女, 高级工程师, 主要从事油气回收技术的研究. E-mail: shanxw.qday@sinopec.com
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21571076)资助.

Preparation, Characterization and Gas Adsorption Properties of Metal-Organic Aerogels^†

LI Zhan¹, SHAN Xiaowen²(), YANG Pingping¹, GAO Zhuangzhuang¹, FANG Qianrong¹, XUE Ming¹(), QIU Shilun¹

1. State Key Laboratory of Inorganic Synthesis & Preparative Chemistry, Jilin University, Changchun 130012, China;
2. State Key Laboratory of Safety and Control for Chemicals, SINOPEC Research Institute of Safety Engineering, Qingdao 266101, China

Received:2019-02-16 Online:2019-06-10 Published:2019-04-04
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21571076).

摘要/Abstract

摘要：

利用高稳定性的UiO-66系列金属有机骨架多孔材料制备金属有机气凝胶材料, 制得的UiO-66系列金属有机气凝胶材料具有多级孔结构和较高的比表面积, 在气体吸附分离领域具有较大应用潜力. 气体吸附实验结果表明, UiO-66-NH₂金属有机气凝胶材料具有极佳的CO₂吸附性能和CO₂/CH₄分离性能, 通过理想吸附溶液理论计算得出其吸附选择性高达18.3.

关键词: 金属有机骨架多孔材料, 金属有机气凝胶, 气体吸附

Abstract:

A series of UiO-66 metal-organic frameworks(MOFs) with excellent stability was used to prepare metal-organic aerogels as a feasible way for the modeling of MOFs. The as-prepared UiO-66-based metal-organic aerogels(MOAs) possessed hierarchical pore structure and high surface area, which were very promising in gas adsorption and separation applications. In gas adsorption measurements, the amine modified UiO-66-NH₂ aerogel exhibited outstanding adsorption capacity towards CO₂ and high selectivity up to 18.3 towards CO₂/CH₄ mixture(molar ratio, 1∶1) calculated through ideal adsorbed solution theory.

Key words: Metal-organic frameworks, Aerogels, Metal-organic aerogels, Adsorption selectivity

中图分类号:

O614

TrendMD:

李湛, 单晓雯, 杨平平, 高壮壮, 方千荣, 薛铭, 裘式纶. 新型金属有机气凝胶的合成、表征及气体吸附性能. 高等学校化学学报, 2019, 40(6): 1116.

LI Zhan,SHAN Xiaowen,YANG Pingping,GAO Zhuangzhuang,FANG Qianrong,XUE Ming,QIU Shilun. Preparation, Characterization and Gas Adsorption Properties of Metal-Organic Aerogels^†. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(6): 1116.

图/表 6

Scheme 1 Preparation of MOAs

Fig.1 PXRD patterns of simulated UiO-66(a), as-prepared UiO-66 powder(b), UiO-66 MOA(c), UiO-66-NO2 MOA(d) and UiO-66-NH2 MOA(e)

Fig.2 SEM(A—C) and TEM(D—F) images of UiO-66 MOA(A, D), UiO-66-NH2 MOA(B, E) and UiO-66-NO2 MOA(C, F)

Fig.3 TGA curves of UiO-66 MOA(a), UiO-66-NH2 MOA(b) and UiO-66-NO2 MOA(c)

Fig.4 N2 adsorption-desorption isotherms(A) and pore size distributions(B) of UiO-66 MOA(a), UiO-66-NH2 MOA(b) and UiO-66-NO2 MOA(c)

Fig.5 CO2(A), CH4(B) adsorption isotherms at 298 K and calculated selectivity(C) for CO2/CH4 mixture(molar ratio, 1∶1 ) at 298 K through ideal adsorbed solution theory a. UiO-66 MOA; b. UiO-66-NH2 MOA; c. UiO-66-NO2 MOA.

参考文献 27

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