检索结果-南通市图书馆

用于C1-C3吸附分离的MOFs材料及其氟改性强化水汽稳定性

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

用于C1-C3吸附分离的MOFs材料及其氟改性强化水汽稳定性

作者：石仁凤华南理工大学

学位级别：硕士

轻烃小分子分离是石油工业中非常重要的化工分离过程,目前主要依靠低温蒸馏技术来实现,巨大的能耗是目前工业中面临的瓶颈问题。寻找常温常压下实现轻烃小分子高效分离的技术方法是未来的发展方向。以新型多孔金属有机骨架材料(MOFs)为... 详细信息

轻烃小分子分离是石油工业中非常重要的化工分离过程,目前主要依靠低温蒸馏技术来实现,巨大的能耗是目前工业中面临的瓶颈问题。寻找常温常压下实现轻烃小分子高效分离的技术方法是未来的发展方向。以新型多孔金属有机骨架材料(MOFs)为核心的吸附分离技术近年来受到人们广泛关注,MOFs材料由于其高比表面、高孔隙率、结构多样化、孔径和化学功能可调等优势,在轻烃气体吸附分离领域表现出巨大的潜在应用前景。但目前部分MOFs存在一个较为普遍的问题:一些对轻烃气体具有优异吸附分离性能的低价态MOFs,一旦遇到水汽就会导致其孔道塌陷,总体上表现出水/水汽稳定性差。因此,本文通过合成高稳定性的高价态Zr(IV)和Fe(III)基MOFs材料,对它们用于C1-C3吸附分离的性能和水/水汽稳定性进行了研究,并对不饱和卟啉Zr基PCN-224材料进行氟改性以提高其抗水汽性能。论文研究内容和成果总结如下:1)制备了高结晶性的PCN-224多孔材料,并考察了其化学和水汽稳定性及对C1-C3轻烃的吸附分离性能。结果表明:PCN-224在水溶液浸泡48 h后仍具有良好的稳定性,这是由于高价的Zr阳离子与卟啉阴离子分别属于硬路易斯酸和硬碱,通过强的静电作用结合成强的配位键,增强了水稳定性;在298 K和100 kPa下,PCN-224对CH、CH和CH的饱和吸附容量分别为0.48、2.93和8.25 mmol·g,C2/C1和C3/C1的IAST选择性分别为12和609;采用PCN-224多孔材料可实现在常温常压下将C1/C2/C3高效吸附分离,其中对C3/C1的分离性能与已报道数据相比,处于国际先进水平。2)合成了Fe基MIL-142A多孔材料,并研究了其化学和水汽稳定性及对C1-C3的吸附分离性能。结果表明:MIL-142A具有超高的化学和水汽稳定性,在水溶液中浸泡7天和在80%的高湿度下放置15天仍能保持结构稳定;MIL-142A还具有良好的C1/C2/C3的吸附分离性能,并且在常温常压下可以实现将三者分离,其C3/C1的IAST选择性超过了1000。3)合成了Fe基MIL-143多孔材料,研究了其对乙烯乙烷的吸附分离性能和稳定性。结果表明:MIL-143材料具有优先吸附乙烷的性能,在298 K和100 kPa下,对CH和CH的吸附容量分别为2.6和2.2 mmol·g,CH/CH选择性为1.5;此外,MIL-143还具有良好的水稳定性。4)通过氟后改性方法制备了PCN-224-F多孔材料,并对其水汽稳定性作了系统研究。结果表明:全氟烷酸通过酯化反应嫁接到PCN-224上,明显提高了材料抗水汽性能,在55%湿度空气中放置20天后,PCN-224的BET比表面积仅剩其暴露水汽前的9%,PCN-224-F还保持原来的90%,PCN-224-F的BET几乎没有下降;在湿度为0-90%的水汽吸附后,PCN-224的BET基本为零,PCN-224-F还剩原来的31%,PCN-224-F仍能保持原来的85%以上,表明材料的耐湿度范围逐渐增大;测定在55%的湿度下20天后材料的乙烯乙烷吸附量,PCN-224降低了61%,PCN-224-F降低了13%,PCN-224-F没有降低;氟前驱物从三氟烷酸到七氟烷酸,材料的水接触角从60°增加到76°,说明氟改性提高PCN-224的疏水表面,并显著强化了它的水汽稳定性。

关键词：金属有机骨架水汽稳定性 C1-C3轻烃吸附分离选择性

两种新型MOFs@PFs常温快速制备和Imi@Cu-BTC的水汽稳定性增强的机理

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

两种新型MOFs@PFs常温快速制备和Imi@Cu-BTC的水汽稳定性增强的机...

作者：李浩华南理工大学

学位级别：硕士

MOFs材料因其高比表面积,发达的孔隙和不饱和金属位点等优点在CO捕获方面具有广泛的实际应用前景。而MOFs的成型和增强其水汽稳定性对MOFs材料实际应用极为重要。本文主要研究制备了两种MOFs复合材料和增强一种MOFs材料的水汽稳定性。... 详细信息

MOFs材料因其高比表面积,发达的孔隙和不饱和金属位点等优点在CO捕获方面具有广泛的实际应用前景。而MOFs的成型和增强其水汽稳定性对MOFs材料实际应用极为重要。本文主要研究制备了两种MOFs复合材料和增强一种MOFs材料的水汽稳定性。主要涉及选取一种稳定性高、CO吸附性能好的MIL-100(Fe)和一种合成简便,CO吸附量很高的Cu-BTC与纸浆纤维PFs复合进行成型,制备高CO吸附容量且机械性能优良的片状MOFs@PFs复合材料;通过咪唑掺杂合成高比表面积、高CO吸附容量且高水汽稳定性的Imi@Cu-BTC材料。(1)首次制备出MIL-100(Fe)@PFs和Cu-BTC@PFs复合材料。其中,80MIL-100(Fe)@PFs复合材料的BET比表面积可达到1411m2/g,约为原始MIL-100(Fe)的67.4%。MOFs@PFs有着良好的热稳定性、柔韧性和机械稳定性。(2)研究了MOFs@PFs的CO吸附和脱附性能。结果显示,随着MOFs的负载比例增加,MOFs@PFs其CO吸附容量增加。3#Cu-BTC@PFs在298 K,1 bar下吸附容量可达到3.56 mmol/g,优于常规吸附剂和许多MOFs材料。MOFs@PFs展示出优良的吸附脱附循环性能。五次吸附和脱附循环实验表明,MOFs@PFs的CO再生效率可高达95%。(3)提出一种增强Cu-BTC水汽稳定性和常温快速合成Imi@Cu-BTC的方法。本文应用前合成改性法将咪唑掺杂改性Cu-BTC,制备出新型的Imi@Cu-BTC材料,其BET比表面积可达到1694 m2/g。FTIR谱图显示Imi1/3@Cu-BTC在1542 cm-1范围出现了咪唑(Imi)的双峰振动,即C=C和C=N的伸缩振动峰,表明咪唑(Imi)已经成功的改性Cu-BTC。(4)本文探究通过咪唑改性Cu-BTC增强其水汽稳定性的机理。将Cu-BTC和Imi1/3@Cu-BTC在84%的湿度下暴露10天和20天后,测试其PXRD和CO吸附等温线,结果显示,20天后,Cu-BTC已经坍塌,吸附量几乎为零,而Imi1/3@Cu-BTC晶型保持完整,其吸附量仍然有3.4 mmol/g,表明Imi@Cu-BTC材料具有很强的水汽稳定性。通过DFT模拟,阐明Cu-BTC中Cu会与咪唑中的N结合生成Cu-N键强于其与H2O结合生成的Cu-O键,从而有效增强Imi@Cu-BTC水汽稳定性的机理。

关键词： MIL-100(Fe) Cu-BTC MOFs@PFs Imi@Cu-BTC 水汽稳定性

金属银负载型SiO2杂化膜的制备与性能表征

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

西安交通大学学报 2010年第12期44卷 87-92页

作者：杨靖陈杰瑢西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安工程大学环境与化学工程学院西安710048

采用溶胶-凝胶法,制备银掺杂的SiO2杂化溶胶和SiO2杂化膜,考察银的掺杂对杂化溶胶的性能和对杂化膜物理化学结构及水汽稳定性的影响.结果表明:随着银含量的增加,溶胶的黏度、粒径增大,凝胶时间缩短;银在杂化膜中以纳米金属银的形式存在... 详细信息

采用溶胶-凝胶法,制备银掺杂的SiO2杂化溶胶和SiO2杂化膜,考察银的掺杂对杂化溶胶的性能和对杂化膜物理化学结构及水汽稳定性的影响.结果表明:随着银含量的增加,溶胶的黏度、粒径增大,凝胶时间缩短;银在杂化膜中以纳米金属银的形式存在,金属银的掺杂对杂化材料的化学结构基本无影响,但使杂化膜的平均颗粒粒径、孔径和总孔体积略微增加;在水汽环境中陈化后,载银SiO2杂化膜的H2渗透速率略有下降,而H2/CO2分离因子小幅升高;金属银的掺杂增强了SiO2膜的水汽稳定性,实现了杂化膜中H2渗透速率和H2/CO2分离因子的同时增大.

关键词：溶胶-凝胶法载银杂化膜水汽稳定性

溶胶-凝胶法载银SiO_2杂化膜的制备及性能研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

材料导报 2011年第24期25卷 80-83,106页

作者：杨靖于春雁刘华华西安工程大学环境与化学工程学院西安710048 华能沁北发电有限责任公司济源454664

采用溶胶-凝胶法,在甲基化改性的SiO2溶胶中掺杂硝酸银,制备Ag/M-SiO2杂化膜。通过XRD、XPS、紫外-可见吸收谱、N2吸附-脱附以及气体渗透性能测试等方法,考察了银掺杂对杂化膜结构和性能的影响。结果表明,Ag/M-SiO2膜中的银元素完全为... 详细信息

采用溶胶-凝胶法,在甲基化改性的SiO2溶胶中掺杂硝酸银,制备Ag/M-SiO2杂化膜。通过XRD、XPS、紫外-可见吸收谱、N2吸附-脱附以及气体渗透性能测试等方法,考察了银掺杂对杂化膜结构和性能的影响。结果表明,Ag/M-SiO2膜中的银元素完全为纳米金属银,具有面心立方结构。金属银的掺杂对Ag/M-SiO2膜的化学结构基本没有影响,但使其孔径和总孔体积略微增大。与未载银的SiO2膜相比,Ag/M-SiO2膜具有更大的H2渗透速率和更好的H2/CO2选择性。金属银的引入增强了H2的表面扩散作用,促进了H2在膜中的传递,提高了SiO2膜的水汽稳定性。

关键词：溶胶-凝胶法银掺杂甲基化改性水汽稳定性

Fe2O3基钙钛矿太阳能电池的环境稳定性研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

电子元件与材料 2019年第8期38卷 9-12,28页

作者：李佳起刘涛赵强何泓材电子科技大学材料与能源学院四川成都610054 海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室海南海口570228

以α相三氧化二铁替换了传统二氧化钛电子传输层,同时以LAD掺杂PTAA替换传统Spiro-OmeTAD空穴传输层,制备具有新颖结构的钙钛矿太阳能电池.通过对其进行老化测试,重点探究其对于紫外、水汽破坏的抵抗能力.虽然这种新结构电池的能量转换... 详细信息

以α相三氧化二铁替换了传统二氧化钛电子传输层,同时以LAD掺杂PTAA替换传统Spiro-OmeTAD空穴传输层,制备具有新颖结构的钙钛矿太阳能电池.通过对其进行老化测试,重点探究其对于紫外、水汽破坏的抵抗能力.虽然这种新结构电池的能量转换效率(12.39%)略低于传统的钙钛矿电池结构(14.19%).但是在紫外稳定性与水汽稳定性方面有显著的提升,从而提升了电池的使用寿命,具有重要的现实意义.

关键词：钙钛矿太阳能电池三氧化二铁 PTAA LAD 紫外稳定性水汽稳定性

稳定高效氧化铁基钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

稳定高效氧化铁基钙钛矿太阳能电池的制备及性能研究

作者：李佳起电子科技大学

学位级别：硕士

钙钛矿太阳能电池历经10年发展,最高转换效率可达23.7%,但是稳定性仍是摆在钙钛矿电池面前的一道难题。作为传统钙钛矿太阳能电池,TiO—Spiro-OMeTAD结构被大量使用,但这种结构存在致命的稳定性问题。例如TiO电子传输层具有很多氧空位... 详细信息

钙钛矿太阳能电池历经10年发展,最高转换效率可达23.7%,但是稳定性仍是摆在钙钛矿电池面前的一道难题。作为传统钙钛矿太阳能电池,TiO—Spiro-OMeTAD结构被大量使用,但这种结构存在致命的稳定性问题。例如TiO电子传输层具有很多氧空位和较高的紫外光催化能力,在紫外线作用下会逐渐分解钙钛矿;而Spiro-OMeTAD空穴传输层使用的掺杂剂(如LiTFSI)具有很强的吸水性,促进水汽侵入到钙钛矿层内部,不利于钙钛矿电池稳定使用。钙钛矿的分解容易从缺陷处开始发生,而钙钛矿薄膜的缺陷大多集中在晶界处。增大晶粒尺寸可以有效减少晶界缺陷,进而提升钙钛矿电池的效率。为增大晶粒尺寸需要调控钙钛矿层的结晶速度,可通过路易斯碱与PbI的可逆加成实现这一要求。本文尝试使用硫脲、硫代乙酰胺与DMSO三种路易斯碱对钙钛矿吸光层的形貌和器件效率进行优化。经过实验可以得出硫代乙酰胺虽能促进晶粒增长,但会造成残留;硫脲能够大幅提升晶粒尺寸,但其对实验操作要求高,孔洞、晶粒间隙等问题难以解决;使用DMSO作为路易斯碱,在未提升工艺复杂度的前提下,能够稳定获得效率达到14%的钙钛矿太阳能电池。TiO与Spiro-OMeTAD在稳定性上出现的问题与其本身材料特性有关。为提升稳定性,本文替换了两种传输层材料,有效规避了TiO及Spiro-OMeTAD自身带来的稳定性问题。六方晶系三氧化二铁(α-FeO)作为一种新型电子传输材料,对紫外光具有较高的抵抗力;而以LAD取代TBP/LiTFSI掺杂的新工艺使得PTAA这一空穴传输材料的吸潮能力显著降低,从而对水汽具有较高的抵抗力。本文首次将PTAA(LAD)引入到氧化铁基钙钛矿电池中,使用FeO-PTAA(LAD)电子—空穴传输层结构组合制备出兼具紫外、水汽稳定性的钙钛矿太阳能电池。优化后的器件不仅获得13.01%的光电转换效率,还能在8h的紫外光照射或650%湿度环境存放9 h后仍保留原有光电转换效率的90%以上。

关键词：路易斯碱优化 α-Fe2O3 紫外稳定性 LAD 水汽稳定性

有机、无机铝掺杂Al2O3/SiO2复合膜性能比较

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

西安工程大学学报 2020年第6期34卷 40-46页

作者：王茜杨靖徐志润西安工程大学城市规划与市政工程学院陕西西安710048 绍兴市柯桥区西纺纺织产业创新研究院浙江绍兴312030

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为硅源,以异丙醇铝(AIP)和硝酸铝(ANN)为铝源,制备Al2O3/SiO2(AIP-Al2O3/SiO2和ANN-Al2O3/SiO2)复合溶胶和复合膜。对2种复合溶胶的粒径进行分析和比较,并采用N2吸附-脱附... 详细信息

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为硅源,以异丙醇铝(AIP)和硝酸铝(ANN)为铝源,制备Al2O3/SiO2(AIP-Al2O3/SiO2和ANN-Al2O3/SiO2)复合溶胶和复合膜。对2种复合溶胶的粒径进行分析和比较,并采用N2吸附-脱附和扫描电镜法其孔结构和微观形貌进行表征,比较其气体渗透分离性能。结果表明:与AIP-Al2O3/SiO2复合溶胶相比,ANN-Al2O3/SiO2溶胶的粒径较小且分布较窄;ANN-Al2O3/SiO2复合膜表面平整,具有较小的孔径和更大的孔隙率,其总孔体积较AIP-Al2O3/SiO2膜大5 cm3/g,水汽稳定性更高;在0.1 MPa、25℃条件下,ANN-Al2O3/SiO2和AIP-Al2O3/SiO2复合膜的H2/CO2分离因子分别为4.79、4.35;受分子动力学直径和分子形状大小的影响,H2通过2种复合膜的渗透速率比CO2快。

关键词：铝源 Al2O3/SiO2复合膜孔结构微观形貌水汽稳定性