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微波法合成金属-有机骨架a520对空气中丙酮的去除研究

微波法合成金属-有机骨架A520对空气中丙酮的去除研究

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作者：陈月豪厦门大学

学位级别：硕士

挥发性有机物(VOCs)的肆意排放会对人体健康和生态环境造成重大威胁,解决其污染问题刻不容缓。基于金属-有机骨架(mOFs)材料具有结晶度高、比表面积大、空隙率高、金属位点高度分散以及结构性质可控制等特点,本研究采用微波法制备m-a520... 详细信息

挥发性有机物(VOCs)的肆意排放会对人体健康和生态环境造成重大威胁,解决其污染问题刻不容缓。基于金属-有机骨架(mOFs)材料具有结晶度高、比表面积大、空隙率高、金属位点高度分散以及结构性质可控制等特点,本研究采用微波法制备m-a520(microwave-a520),并探究其在常温下对典型VOCs——丙酮的吸附能力。通过实验研究停留时间、丙酮浓度和吸附温度等对m-a520-10吸附性能的影响获得了最佳的吸附操作条件,并通过构建吸附等温线、动力学和热力学模型,探究吸附机理,旨在为后续在工程方面的应用提供参考依据。本研究采用微波加热法,具有反应时间短、反应条件可控的优点,可成功合成性能稳定的高质量m-a520,同时将反应时间由30min缩短至10min。加热功率400 W、加热温度363 K、加热时间10 min为最优的制备条件,在此合成条件下,制备出的m-a520-10性能最优,其比表面积和孔体积分别为992.19 m2·g-1和 0.92 cm3·g-1。SEm、TEm、XRD 和 FTIR 表征结果表明,m-a520-10 骨架清晰,网状结构明显,有机配体和中心金属离子结合稳定。TGA分析表明,m-a520的热稳定性优良,最大承受温度700K,在高温下无有毒有害物质产生,物理化学性质稳定。m-a520-10具有优异的丙酮吸附性能,298 K下的平衡吸附容量达272 mg·g-1,在四次循环使用后仍能保持86.4%的吸附能力。吸附过程属于单分子层吸附,是一个自发进行的放热物理吸附反应。综上所述,本研究制备的m-a520吸附剂具有合成时间短,合成过程绿色无毒无害,高比表面积和高孔隙率的优点,并在常温下对丙酮有着优异的吸附性能和重复利用性,是一种具有商业化应用潜力的绿色环保材料。

关键词：微波加热 m-a520 金属-有机骨架材料挥发性有机物吸附

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