改性Ni?MOF?74的微觀結構及脫碳性能研究

朱 敏，唐迎春，王艷芳，陳樹軍，3，付 越

全球氣候問題已經成為世界各國關注的熱點問題，其中氣候變暖是人類面臨的重大環境問題之一。氣候變暖主要是人類活動向大氣中排放過多的溫室氣體導致的，而CO2作為主要的溫室氣體，是溫室效應的主要來源[1?3]。目前用量較大的能量來源依然是化石燃料，而且在未來一段時間內，化石燃料仍然在能源市場占據主導地位，因此減緩、控制CO2的排放是減緩氣候變暖，防止環境繼續惡化的重要措施[4?5]。在吸收法、吸附法、膜分離法、低溫分離等CO2分離方法中，吸附分離法因其能耗低、易于操作、再生性能好等優點得到廣泛關注[6]，但是開發新的高效吸附劑依然是吸附分離技術的研究重點[7]。學者們對CO2吸附劑已經進行了大量的研究。T.Remy等[8]通過CO2和CH4混合氣體的動態穿透實驗比較了低壓下Mg?MOF?74和13X分子篩的 CO2分離能力，發現 Mg?MOF?74相比于 13X 有更高的CO2吸附容量和分離效率。N.Yazayd等[9]比較了14種MOFs材料吸附分離煙道氣中的CO2，發現在298 K、0.01 MPa下，具有不飽和金屬位的M?MOF?74對 CO2的吸附量最高，其中Mg?MOF?74最好，其次是 Ni?MOF?74和 Co?MOF?74，但是 J.Liu[10]和 J.G.Nguyen等[11]研究指出，Mg?MOF?74相比于Ni?MOF?74更不穩定，因為 Mg容易氧化，會減少MOFs骨架中的裸露金屬位。

研究者們采取多種方法對MOFs進行改性，以增強材料的吸附性能。梁方方[12]利用溶劑熱法將乙二胺接枝MIL?101(Cr)，合成新的吸附劑，進行X?射線衍射（XRD）、N2吸脫附實驗、掃描電鏡和熱重分析等表征，測定了CO2吸附量和CO2/N2選擇性，吸附量提高了14.6%，選擇性從11上升到17，而且再生穩定。將金屬鋰負載于不同MOFs中的改性方法，對材料吸附性能的改善起到了很大作用。……