CO_(2)/N_(2)在HP-MOF-74(Zn_(x)Ni_(1-x))上的吸附性能探究

以SDBS为模板剂,采用水热合成法制备了不同比例的双金属HP-MOF-74(Zn_(x)Ni_(1-x))材料,利用XRD、FT-IR、SEM等对其物化性能进行了研究;以烟道气CO_(2)和N_(2)为吸附质,使用静态容量法在273 K和298 K处测试了三种不同HP-MOF-74(Zn_(x)Ni_(1-x))材料上CO_(2)和N_(2)的等温线;根据理想吸附溶液理论(IAST)估算了CO_(2)/N_(2)二元混合物的吸附选择性;此外,使用克-克方程计算了等量吸附热(QST)。

CO_(2)/N_(2)在MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))上的吸附分离性能研究

以Mg、Zn为中心金属,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂,采用溶剂热法合成HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))(x=0.25、0.5、0.75)材料,以CO_(2)和N_(2)为吸附质,考察了不同比例的HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))在273 K和298 K下吸附分离CO_(2)/N_(2)的性能。以烟道气CO_(2)和N_(2)为吸附质,使用静态容量法在273 K和298 K处测试了3种不同HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))材料上CO_(2)和N_(2)的等温线,并使用Virial模型对获得的实验数据集进行拟合。根据Henry系数估算了CO_(2)/N_(2)二元混合物的吸附选择性。此外,使用Virial方程计算等量吸附热(Q_(st))。结果表明:HP-MOF-74(Mg_(0.75)Zn_(0.25))样品在273 K和100 kPa下,CO_(2)的吸附量为1.90 mmol·g^(-1);Virial方程拟合CO_(2)和N_(2)曲线的相关系数都在0.999以上;273K下,HP-MOF-74(Mg_(0.25)Zn_(0.75))对CO_(2)的Henry吸附选择性为61.48;CO_(2)在3组样品HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))上的等量吸附热在均高于N_(2),说明CO_(2)在HP-MOF-74(Mg_(x)Zn_(1-x))样品上的表面自由结合能更高。

双金属MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))的制备及其对CO_(2)/N_(2)的吸附分离性能研究

以Mg、Ni为中心金属、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂,采用溶剂热法合成HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))(x=0.25、0.50、0.75)样品,以烟道气中CO_(2)和N_(2)为吸附质,考察了HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))样品在273K和298 K下吸附分离CO_(2)/N_(2)的性能;通过静态容量法在273 K和298 K处测试了三种不同HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))样品上CO_(2)和N_(2)的等温线,并使用双位点Langmuir-Freundlich(DSLF)和单位点Langmuir-Freundlich(SSLF)模型对获得的实验数据集进行了拟合;根据理想吸附溶液理论(IAST),估算了CO_(2)/N_(2)二元混合物的吸附选择性;使用Clausius–Clapeyron方程计算了等量吸附热(Qst)。结果表明,在273 K和100 kPa的条件下,HP-MOF-74(Mg_(0.50)Ni_(0.50))样品的CO_(2)吸附量为4.864 mmol/g;CO_(2)和N_(2)在HP-MOF-74(Mg_(0.50)Ni_(0.50))样品上的吸附等温线分别与DSLF和SSLF模型十分吻合,说明CO_(2)的吸附行为是双孔位吸附,而N_(2)的吸附行为是单位点吸附;HP-MOF-74(Mg0.25Ni0.75)样品对CO_(2)的IAST吸附选择性为2263,吸附量和选择性均优于传统吸附剂MOF-74材料;CO_(2)在HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))样品上的等量吸附热均高于N_(2),说明CO_(2)在HP-MOF-74(Mg_(x)Ni_(1-x))样品上的表面自由结合能更高。