沸石咪唑酯骨架材料的成型及烴類分離性能研究

《沸石咪唑酯骨架材料的成型及烴類分離性能研究》是依託北京化工大學，由朱吉欽擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：沸石咪唑酯骨架材料的成型及烴類分離性能研究
• 依託單位：北京化工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱吉欽

項目摘要

沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）是水熱穩定性良好的金屬-有機骨架材料，在吸附分離、燃料氣儲存、催化等領域具有良好套用前景。但新合成的ZIFs是納米級細粉，成型過程對其結構和性能的影響極大，是其實際套用中迫待解決的關鍵瓶頸。本課題利用密度泛函理論和量子力學計算工具，最佳化ZIFs和無機、有機粘結劑的穩定構型，研究其相互作用，篩選適宜成型助劑。結合XRD、FI-IR、BET、SEM等表征手段，系統考察壓片和擠條過程中各條件對ZIFs成型樣品機械性能和微觀結構的影響規律，最佳化成型條件，為其結構控制和調變提供依據。通過ZIFs成型樣品對小分子烴類吸附相平衡和吸附動力學的研究，揭示ZIFs成型樣品結構與性能的關係，探索ZIFs分離烷烴/烯烴、直鏈烴/支鏈烴的機理和規律。課題研究結果將為ZIFs的成型過程提供科學和技術基礎，對ZIFs新型分離介質在烴類吸附分離中的套用具有重要的理論和實際意義。

結題摘要

金屬有機骨架材料（MOFs）具有比表面積大、孔徑可控、孔結構多樣、可功能化設計等特點，在吸附分離、氣體儲存、催化等領域具有誘人的套用前景。咪唑酯金屬-有機骨架材料（ZIFs）是水熱穩定性最好的MOFs材料，最有可能實現套用。新合成的ZIFs材料是納米級別的細粉狀物質，其作為吸附劑實際使用時將面臨氣體流動阻力過大的問題。ZIFs乃至所有MOFs的成功套用都難以避開成型的問題。本課題將對ZIFs成型過程中的科學問題進行研究，利用密度泛函理論和量子力學計算工具，最佳化出ZIFs和成型助劑的穩定構型，根據二者的分子結構特點，研究其相互作用機理，篩選出適宜的複合成型助劑。通過XRD、FI-IR、比表面積測試（BET）、掃描電鏡（SEM）等多種表征手段，系統考察壓片成型過程中助劑配比、成型壓力、煅燒溫度等對ZIFs成型樣品機械性能和微觀結構的影響規律，為ZIFs吸附劑成型樣品的結構控制和結構調變提供依據。通過ZIFs成型樣品對小分子烴類吸附相平衡和動力學的研究，認識成型樣品結構與性能的關係，探索ZIFs分離烷烴/烯烴的機理和規律。同時進行了ZIFs材料吸附重金屬和稀土元素的探索。