MOF吸附性能探究Lianyk分析課件

MOF

METALORGANICFRAMEWORKS吸附性能探究

MOFs—材料領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)MOFs—材料領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)2023/11/27MOFs金屬—有機(jī)骨架材料（即多孔配位聚合物），由含氧或含氮的有機(jī)配體與金屬鹽通過(guò)金屬—配體絡(luò)合作用自主裝而成具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體。從微觀角度看，金屬—有機(jī)骨架材料先由金屬鹽在空間形成三維次級(jí)構(gòu)筑單元（SecondaryBuildingUnits），再由有機(jī)配體將金屬構(gòu)筑單元通過(guò)配位鍵（甚至超分子作用）連接，從而形成具有永久孔隙度的空間有序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。MOFs空間結(jié)構(gòu)——高比表面積、大孔容2023/11/27MOFs空間結(jié)構(gòu)——高比表面積、大孔容MOF-5合成方法2023/11/27MOF-5合成方法水（溶劑）熱法揮發(fā)法二次生長(zhǎng)法微波法超聲法直接加入合成法擴(kuò)散法2023/11/27吸附凈化VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）優(yōu)勢(shì)吸附容量大吸附速率快氣體相對(duì)壓力低吸附能力仍然很好2023/11/27吸附機(jī)制——微孔填充No.1MOF孔徑尺寸No.2VOCs分子大小、形狀No.3濕度No.4其他：MOFs骨架上的不飽和金屬配位點(diǎn)，孔道結(jié)構(gòu)上的疏水基團(tuán)和親水基團(tuán)的數(shù)量

影響因素分子尺寸篩選效應(yīng)MOFs材料孔徑通常集中于微孔（<2nm，目前報(bào)道唯一能達(dá)到中孔的IRMOF-16有效孔徑2.88nm),只適用于小分子VOCs吸附。11VOCs分子形狀——進(jìn)入方式

濕度顯著抑制MOFs對(duì)VOCs的吸附?？赡軝C(jī)理：氣態(tài)水分子與VOCs分子間產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附。濕度主要抑制高濃度VOCs的吸附，對(duì)低濃度VOCs的吸附抑制很小。濕度2023/11/27濕度濕度顯著抑制MOFs對(duì)VOCs的吸附。A可能機(jī)理：氣態(tài)水分子與VOCs分子間產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附。B濕度主要抑制高濃度VOCs的吸附，對(duì)低濃度VOCs的吸附抑制很小。C其他D2023/11/27濕度濕度主要抑制高濃度VOCs的吸附，對(duì)低濃度VOCs的吸附抑制很小可能原因ＭＯＦｓ空隙表面同時(shí)存在疏水性點(diǎn)位和親水性點(diǎn)位：低濃度VOCs優(yōu)先吸附在疏水性點(diǎn)位上，隨著VOCs濃度的增加，VOCs分子逐漸吸附到親水性點(diǎn)位上并占據(jù)全部空隙空間；而氣態(tài)水分子只能吸附在親水性點(diǎn)位上，從而和高濃度VOCs在親水性點(diǎn)位上發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)。2023/11/27競(jìng)爭(zhēng)吸附共存VOCs分子間（如：苯與甲苯）在ＭＯＦｓ空隙的競(jìng)爭(zhēng)吸附降低其在高濃度和低濃度時(shí)的吸附量?？赡茉颍?/p>

VOCs分子都優(yōu)先吸附在ＭＯＦｓ空隙表面的疏水性點(diǎn)位上而產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。此吸附競(jìng)爭(zhēng)行為可用ＩＡＴ（理想吸附理論）進(jìn)行預(yù)測(cè)。當(dāng)吸附達(dá)到飽和時(shí)，共存VOCs（以及氣態(tài)水分子）在ＭＯＦｓ材料上的吸附體積容量總和基本保持不變，符合孔填充吸附機(jī)制。濕度2023/11/27主要參考文獻(xiàn)任柳芬，陳曙光，楊坤．金屬－有機(jī)骨架材料制備及其吸附凈化揮發(fā)性有機(jī)物應(yīng)用ＲｅｎＬｉｕｆｅｎ，ＣｈｅｎＳｈｕｇｕａｎｇ，ＹａｎｇＫｕｎ．ＳｙｎｔｈｓｉｓｏｆＭｅｔａｌ－ＯｒｇａｎｉｃＦｒａｍｅｗｏｒｋｓａｎｄｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｓＡｄｓｏｒｂｅｎｔｓｉｎＡｄｓｏｒｐｔｉｖｅＲｅｍｏｖａｌｏｆＶｏｌａｔｉｌｅ