沸石类咪唑骨架材料吸附分离天然气的分子模拟

采用巨正则蒙特卡洛方法研究C₂H₆, CO₂和CH₄三种气体在两种沸石类咪唑骨架材料 (ZIF)-ZIF-2和ZIF-71中的吸附与分离性能. 考察了C₂H₆, CO₂和CH₄三种气体在ZIF-2和ZIF-71中的单组分吸附等温线、吸附热; C₂H₆-CH₄, CO₂-CH₄ 与C₂H₆-CO₂等摩尔二元混合物的分离; 以及C₂H₆-CO₂-CH₄三元体系的分离性能. 研究结果表明: 低压下不同气体的吸附量大小与其吸附热关系紧密; 而高压下因有限的孔空间, 尺寸较小的气体分子吸附量增长趋向更快; 多组分吸附分离中, 低压下能量效应通常占据主导, ZIF优先吸附作用力较强的组分; 高压下堆积效应影响显著, ZIF会优先吸附尺寸较小的组分. ZIF-2和ZIF-71对这3种二元体系的分离性能良好. 对于三元混合物吸附分离, 在常温下3000-4000kPa范围内, ZIF-2具有良好的天然气净化性能, 可有效地分离出天然气中的C₂H₆和CO₂. 关键词： 巨正则蒙特卡洛模拟 天然气分离 沸石类咪唑骨架     

聚丙烯酸协同超声水热法制备超细凹凸棒土

报道了利用聚丙烯酸协同超声水热法制备超细凹凸棒土的一种非机械的超细研磨制备技术．在分散剂的协同作用下，超声水热法既能充分地超细粉碎凹凸棒士，叉能保证粉碎后凹凸棒土晶体结构的完整性．通过正交实验获得了聚丙烯酸分散协叫超声水热法制备凹凸棒土超细粉体的最优化工艺．处理后90％的凹凸棒土粒度d90=3．14 μm，且容易重新分散住水中．X-射线衍射分析（XRD）表明聚丙烯酸不仅有助于超细分散凹凸棒土，还具有一定程度的纯化能力；扫描电镜分析（SEM）证明经该法处理的凹凸棒土晶体结构保存完整；由能谱分析（EDS）、热示失重分析（DSC—TG）、傅证叶红外光谱（FTIR）分析可知，聚丙烯酸对凹凸棒土颗粒的包覆是凹凸棒土超细分散及分散稳定的重要因素．     

用CO_2吸附法分析分子筛的孔结构

以NaA,NaY和NaZSM-5分子筛为研究对象,以CO2为吸附质,通过吸附数据测定,研究分子筛材料微孔结构的吸附表征方法.计算了NaA、NaY和NaZSM-5分子筛的微孔孔容,其中基于D-A方程的微孔孔容值与文献值一致.根据CO2吸附数据分析了3种分子筛的孔径分布.发现对于含有球形孔结构的NaA,NaY分子筛和NaA+NaY混合物,HK(Horvath-Kawazoe)球形模型(HKsphere)能够很好地描述其孔径分布,而HK柱状模型(HKcylinder)能够很好地表征具有柱状孔道结构的NaZSM-5分子筛.单一的HK方法不能表征同时含有柱状孔和球形孔的NaA+NaZSM-5混合物,使用HKcylinder只能得到混合物材料中柱状孔的分布情况,而使用HKsphere只能得到球形孔的分布情况.     

小孔沸石微结构的CO_2吸附表征

以3种已知结构的小孔沸石3A、4A和5A为研究对象,以N2和CO2为吸附质,通过吸附数据测定,研究了小孔沸石微孔结构的吸附表征方法.结果表明,N2吸附无法检测4A沸石的孔,而CO2吸附可以检测.对于4A和5A沸石,在35s内CO2吸附就可以达到平衡.HK(Horvath-Kawazoe)柱状模型不能表征4A和5A沸石的孔结构,但是HK球形模型可以,基于最大吸附量、D-A(Dubinin-Astakhov)方程和Langmuir-Freundlich模型计算了4A和5A沸石的微孔孔容,其中根据最大吸附容量和D-A方程计算的微孔孔容与文献值最接近.     

CO2在氨基改性MIL-101(Cr)中吸附的分子模拟

采用实验与分子模拟结合的方法研究298 K下CO_2在氨基改性得到的MIL-101(Cr)-NH_2和MIL-101(Cr)-ED(ED:乙二胺)上的吸附性能。比较MIL-101(Cr)、MIL-101(Cr)-NH_2和MIL-101(Cr)-ED的吸附等温线与吸附热的结果,表明采用直接合成改性法得到的MIL-101(Cr)-NH_2比采用合成后再改性得到的MIL-101(Cr)-ED有更高的CO_2吸附容量。进一步比较密度分布图和径向密度分布曲线,分析CO_2在氨基改性MIL-101(Cr)中的吸附位,表明在低压下CO_2首先吸附在MIL-101(Cr)微孔的超级四面体中,随着吸附压力的增大逐渐填充到更大的孔中。氨基的存在增加了CO_2的吸附位点,使MIL-101(Cr)-NH_2具有较高CO_2吸附容量;同时MIL-101(Cr)-ED中的ED分子的存在增加了CO_2的吸附位点,使MIL-101(Cr)-ED也具有较高CO_2吸附容量;但是MIL-101(Cr)-ED中的ED分子占据了MIL-101(Cr)中Cr的吸附位点,使Cr对CO_2的吸附强度减弱,同时可吸附位点少于MIL-101(Cr)-NH_2,导致其对CO_2的吸附容量少于MIL-101(Cr)-NH_2。     

以醋酸盐为矿化剂合成金属有机骨架MIL-101

以醋酸钠为矿化剂, 通过水热合成法直接获得了较纯净的Material Institut Lavoisier-101(MIL-101). 样品经粉末X射线衍射、比表面积及孔径分布和热重分析表征, 并与以氢氟酸为矿化剂合成的MIL-101进行了比较. 结果表明, 以醋酸钠为矿化剂合成的MIL-101的性能优于以氢氟酸作为矿化剂合成的MIL-101, 并且样品经后续纯化处理后能进一步提高比表面积和孔容; 用非定域密度泛函法(NLDFT)分析计算得到了MIL-101的孔结构信息. 合成的MIL-101骨架能稳定至300 ℃以上, 其热稳定性略低于以氢氟酸作为矿化剂合成的MIL-101.