MOF吸附性能探究Lianyk分析课件

MOF METAL ORGANIC FRAMEWORKS吸附性能探究吸附性能探究 MOF METAL ORGANIC FRAMEWORKMOFs材料领域的研究前沿和热点材料领域的研究前沿和热点MOFs材料领域的研究前沿和热点MOFs材料领域的研究前沿和热点材料领域的研究前沿和热点MOFs材料领域的研究前沿和热点2024/6/17MOFs 金金属属有有机机骨骨架架材材料料（即即多多孔孔配配位位聚聚合合物物），由含氧或含氮的有机配体与金属盐通过金属配体络合作用自主装而成具有周期性网络结构的晶体。从微观角度看，金属有机骨架材料先由金属盐在空间形成三维次级构筑单元（Secondary Building Units），再由有机配体将金属构筑单元通过配位键（甚至超分子作用）连接，从而形成具有永久孔隙度的空间有序网络结构。2023/8/9MOFs 金属有机骨架材料（即多孔配位聚合MOFs空间结构空间结构高比表面积、大孔容高比表面积、大孔容2024/6/17MOFs空间结构高比表面积、大孔容2023/8/9MOFs空间结构空间结构高比表面积、大孔容高比表面积、大孔容MOFs空间结构高比表面积、大孔容MOF-5MOF-5合成方法合成方法2024/6/17MOF-5合成方法水（溶剂）热法挥发法二次生长法微波法超声法直接加入合成法扩散法MOF-5合成方法2023/8/9MOF-5合成方法水（溶剂2024/6/17吸附净化吸附净化VOCs（挥发性有机物）（挥发性有机物）优优 势势吸附容量大吸附速率快气体相对压力低吸附能力仍然很好2023/8/9吸附净化VOCs（挥发性有机物）优 势2024/6/17吸附机制吸附机制微孔填充微孔填充No.1MOF孔径尺寸No.2VOCs分子大小、形状No.3湿度No.4其他：MOFs骨架上的不饱和金属配位点，孔道结构上的疏水基团和亲水基团的数量 影 响 因 素2023/8/9吸附机制微孔填充No.1MOF孔径尺寸N分子尺寸筛选效应分子尺寸筛选效应MOFs材料孔径通常集中于微孔（2nm，目前报道唯一能达到中孔的IRMOF-16有效孔径2.88nm),只适用于小分子VOCs吸附。分子尺寸筛选效应MOFs材料孔径通常集中于微孔（2nm，目11VOCs分子形状分子形状进入方式进入方式11VOCs分子形状进入方式湿度显著抑制MOFs对VOCs的吸附。可能机理：气态水分子与VOCs分子间产生竞争吸附。湿度主要抑制高浓度VOCs的吸附，对低浓度VOCs的吸附抑制很小。湿度湿度湿度显著抑制MOFs对VOCs的吸附。湿度2024/6/17湿度湿度湿度主要抑制高浓度VOCs的吸附，对低浓度VOCs的吸附抑制很小可能原因 空隙表面同时存在疏水性点位和亲水性点位：低浓度VOCs优先吸附在疏水性点位上，随着VOCs浓度的增加，VOCs分子逐渐吸附到亲水性点位上并占据全部空隙空间；而气态水分子只能吸附在亲水性点位上，从而和高浓度VOCs在亲水性点位上发生竞争。2023/8/9湿度湿度主要抑制高浓度VOCs的吸附，对低浓2024/6/17竞争吸附竞争吸附共存VOCs分子间（如：苯与甲苯）在空隙的竞争吸附降低其在高浓度和低浓度时的吸附量。可能原因：VOCs分子都优先吸附在空隙表面的疏水性点位上而产生竞争。此吸附竞争行为可用（理想吸附理论）进行预测。当吸附达到饱和时，共存VOCs（以及气态水分子）在材料上的吸附体积容量总和基本保持不变，符合孔填充吸附机制。2023/8/9竞争吸附共存VOCs分子间（如：苯与甲苯）在湿度湿度湿度2024/6/17主要参考文献主要参考文献任柳芬，陈曙光，杨坤金属有机骨架材料制备及其吸附净化挥发性有机物应用 ，：【】，2023/8/9主要参考文献任柳芬，陈曙光，杨坤金属有机2024/6/17THANKS谢谢聆听2023/8/9THANKS谢谢聆听