ZSM-5沸石膜的吸附表征

The framework and thickness of synthesized ZSM-5 membranes were characterized using static and dynamic adsorption methods. It is shown that the adsorptive properties of the membranes are the same as ZSM-5 zeolite, the average thickness of the membranes was 13 μm calculated from the adsorptive ability, which matched very well with the result measured by scanning electron micrograph. The results also shown that zeolite membranes have greated adsorptive ability than zeolite powders. The high Si/Al rate zeolite membranes have selective ability on ethanol/water, and this interpreted the separation of ethanol-water mixtures with the membranes.     

硅沸石完美骨架上的吸附Ⅱ.乙胺、正戊烷、乙醇在 FAU型沸石上的吸附热

用测定吸附等温线法研究乙胺、正戊烷和乙醇在疏水高硅FAU沸石上的吸附热效应。根据Clapeyron-Clausius方程,处理吸附等温线,得到不同覆盖度C(C=被吸附分子数/晶胞)的等量吸附热Qst(C)(一定覆盖度C时由Clapeyron-Clausius方程计算的吸附热)及平均等量吸附热Qst^*(一定温度区间里等量吸附热Qst的平均值),以及Qst^*与沸点蒸发热△Hv的差值△H1(定义为相互作用强度△H1=Qst^*-△Hv)。所研究的三种有机分子的△H1的次序为△H1(乙胺)>△H1(正戊烷)>>△H1(乙醇)。这与AT值(定义为脱附温度Td与吸附质的沸点温度Tb的差值,无需单位)有正相关关系。由AT值观察到的高硅FAU沸石Si-O骨架与被吸附乙胺之间可能存在的强相互作用、为本研究测定的热力学定量数据△H1值所证明。     

关于氢在活性炭上高压吸附特性的实验研究

利用研制的大容量超级低温恒温槽,以20K为步长,首次在298K至77K,0到7MPa的大范围内系统地研究了氢在活性炭上的吸附特性。采用容积法测定了氢在AX-21活性炭上的一组吸/脱附等温线。通过将该组数据拟合到描述I-型等温线的诸理论模型,发现Dubinin-Astakhov方程在整个实验范围内与实验数据较好地吻合。由非线性回归定出的参数值,使该方程可以±4％的误差预测吸附量。根据该模型作出了三维吸附面,并解析地计算出等量吸附热。除低压部分外,计算值与实验值符合良好。最后讨论了D-A方程在超临界领域遇到的问题。     

沸石吸附储氢研究进展

沸石类微孔材料作为储氢介质的研究已成为近年来储氢领域中备受关注的热点问题,但对于其储氢机理、储氢容量及其影响因素的文献报道不尽一致。本文从吸附实验测定和理论计算模拟方面综述了各种结构类型沸石的吸附储氢的研究结果。重点分析了沸石的结构类型、硅铝比、阳离子类型及吸附实验条件差异对储氢量的影响,并讨论了超临界吸附理论模型的发展状况,最后探讨了沸石作为储氢材料的可行性和发展方向。     

氢在沸石上的吸附行为

应用基于Ono-Kondo格子理论得到的通用吸附等温方程, 通过分析氢在不同温度下, 在沸石NaX、CaA、NaA和ZSM-5上的吸附数据, 确定了氢的最大单层吸附容量. 并引入维里吸附方程, 由第二维里吸附系数和圆柱孔的Lennard-Jones(12-6)势模型计算了氢与沸石微孔壁面的作用势. 结果表明, 通用吸附等温方程可较好地描述氢在沸石上的超临界吸附行为, 拟合所得的氢在沸石上的最大单层吸附容量与吸附剂相关, 而与吸附温度无关. 圆柱孔作用势模型计算所得的氢分子在沸石上的吸附作用势与吸附热相近. 氢分子间的作用力表现为吸引力.     

氢气在A和X型沸石上超临界吸附的格子密度函数模型

采用基于三维Ono-Kondo方程的格子密度函数理论(LDFT)模型模拟了氢气在A和X型微孔沸石上的超临界吸附等温线. 根据沸石孔的尺寸和形状, LDFT模型将氢分子在孔中的吸附位分布近似为简单立方、面心立方和体心立方的团簇结构. 模拟结果表明, LDFT模型可有效地用于描述氢气在A和X型沸石上的单层或多层超临界吸附行为. 模拟所得的吸附等温线与实验测定结果吻合. 特别是, LDFT模型中的氢-沸石作用势能参数的准确性得到了Lennard-Jones(12-6)势能方法的有效验证. 因此, LDFT模型被用于预测了更宽温度和压力范围内氢气在X沸石上的超临界吸附.     

应用吸附势理论研究氢在沸石上的超临界吸附

针对吸附势理论描述气体超临界吸附所面临的问题, 采用经验方法求取了临界温度以上且较宽的压力范围内氢在微孔沸石上吸附的虚拟饱和蒸汽压和该吸附体系的亲合势系数茁i,j, 并通过对ln(W/W0)与(着i,j/茁i,j) (W,W0分别为吸附相体积及吸附剂的饱和吸附容量, 着i,j为吸附势)的相关性分析得到了一般吸附函数的表达式. 研究结果表明, 茁i,j与吸附热qi,j具有线性关系, 因此可将吸附热作为一般吸附函数的参数应用于吸附势理论的研究. 利用一般吸附函数对本实验条件下的吸附数据的拟合分析证实该函数可较好地表述氢在微孔沸石上的超临界吸附.     

5A沸石在水溶液中对氯化十四烷基吡啶的吸附

表面活性剂在固液界面上的吸附作用是十分重要的课题,为此我们开展了这方面的研究^[1-3]。沸石结构规则,孔大小均匀,具有特殊的吸附性质。近年来由于作为合成洗涤剂助剂的三聚磷酸钠可使水质富营养化,故国内外都在研究洗涤剂的低磷化措施。     

二维TiC 层表面H2的化学吸附与物理吸附

第一性原理计算研究发现由于二维TiC 单原子层具有高的比表面积与大量的暴露在表面的Ti 原子,其是一种非常有潜力的储氢材料. 计算结果显示H₂可以在二维TiC 单原子层表面进行物理吸附与化学吸附. 其中化学吸附能为每个氢分子0.36 eV,物理吸附能是每个氢分子0.09 eV. 覆盖度为1和1/4层（ML）时,H₂分子在二维TiC 单原子层表面的离解势垒分别为1.12 和0.33 eV. 因此,除了物理吸附与化学吸附,TiC 表面还存在H单原子吸附. 最大的H₂储存率可以达到7.69%（质量分数）. 其中,离解的H原子、化学吸附的H₂、物理吸附的H₂的储存率分别为1.54%、3.07%、3.07%. 符合Kubas吸附特征的储存率为3.07%. 化学吸附能随覆盖度的变化非常小,这有利于H₂分子的吸附与释放.     

二维TiC层表面H2的化学吸附与物理吸附

第一性原理计算研究发现由于二维TiC单原子层具有高的比表面积与大量的暴露在表面的Ti原子,其是一种非常有潜力的储氢材料.计算结果显示H2可以在二维TiC单原子层表面进行物理吸附与化学吸附.其中化学吸附能为每个氢分子0.36 eV,物理吸附能是每个氢分子0.09 eV.覆盖度为1和1/4层(ML)时,H2分子在二维TiC单原子层表面的离解势垒分别为1.12和0.33 eV.因此,除了物理吸附与化学吸附,TiC表面还存在H单原子吸附.最大的H2储存率可以达到7.69％(质量分数).其中,离解的H原子、化学吸附的H2、物理吸附的H2的储存率分别为1.54％、3.07％、3.07％.符合Kubas吸附特征的储存率为3.07％.化学吸附能随覆盖度的变化非常小,这有利于H2分子的吸附与释放.     

二维TiC 层表面H2的化学吸附与物理吸附

第一性原理计算研究发现由于二维TiC单原子层具有高的比表面积与大量的暴露在表面的Ti原子,其是一种非常有潜力的储氢材料.计算结果显示H2可以在二维TiC单原子层表面进行物理吸附与化学吸附.其中化学吸附能为每个氢分子0.36 eV,物理吸附能是每个氢分子0.09 eV.覆盖度为1和1/4层(ML)时,H2分子在二维TiC单原子层表面的离解势垒分别为1.12和0.33 eV.因此,除了物理吸附与化学吸附,TiC表面还存在H单原子吸附.最大的H2储存率可以达到7.69%(质量分数).其中,离解的H原子、化学吸附的H2、物理吸附的H2的储存率分别为1.54%、3.07%、3.07%.符合Kubas吸附特征的储存率为3.07%.化学吸附能随覆盖度的变化非常小,这有利于H2分子的吸附与释放.     

杂原子ZSM－5、ZSM－11和ZSM－48型分子筛的合成

在Na₂O-SiO₂-M_xO_y-H₂O体系中,以HMDA为模板剂用动态法和静态法合成了Ti-ZSM-48型分子筛,首次以85%(wt)HMDA+15%(wt)TPA⁺为模板剂用低温陈化的静态法合成了第四周期过渡金属杂原子M-ZSM-5型分子筛,并与以HMDA、TPA⁺为模板剂合成M-ZSM-5和以TBA⁺为模板剂合成M-ZSM-11进行了对比研究。利用XRD技术跟踪晶体生长过程,考查了模板剂、合成方法、pH值、Na⁺含量等因素对晶化动力学的影响,得出了合成各种杂原子分子筛的最佳条件。各种测试均表明杂原子进入了分子筛骨架。     

Hydrogen adsorption in transition metal carbon nano-structures

Templated microporous carbons were synthesized from metal impregnated zeolite Y templates. Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) were employed to characterize morphology and structure of the generated carbon materials. The surface area, micro- and meso-pore volumes, as well as the pore size distribution of all the carbon materials were determined by N₂ adsorption at 77 K and correlated to their hydrogen storage capacity. All the hydrogen adsorption isotherms were Type 1 and reversible, indicating physisorption at 77 K. Most templated carbons show good hydrogen storage with the best sample Rh-C having surface area 1817 m²/g and micropore volume 1.04 cm³/g, achieving the highest as 8.8 mmol/g hydrogen storage capacity at 77 K, 1 bar. Comparison between activated carbons and synthesized templated carbons revealed that the hydrogen adsorption in the latter carbon samples occurs mainly by pore filling and smaller pores of sizes around 6 Å to 8 Å are filled initially, followed by larger micropores. Overall, hydrogen adsorption was found to be dependent on the micropore volume as well as the pore-size, larger micropore volumes showing higher hydrogen adsorption capacity.     

乙炔在ZSM-5分子筛上的吸附机制及吸附态性质

 在有微量水存在下研究了乙炔在HZSM-5和NaZSM-5上的吸附和脱附. 在80 ℃下, NaZSM-5上乙炔的饱和吸附量约为HZSM-5上的5倍,但在200 ℃以上时吸附的乙炔只有少量可存留于NaZSM-5表面. 这与乙炔在HZSM-5上的较强吸附显著不同. 依据FT-IR对乙炔吸附态的测定,研究了乙炔在ZSM-5分子筛上的吸附机制及吸附态性质. 乙炔与HZSM-5中B酸中心上的水作用形成乙烯醇,后者在升温时变为碳正离子结合在分子筛的 Al-O--Si 上构成强吸附物种. 在NaZSM-5上,乙炔只通过与Na+位上的水作用形成乙烯醇,后者与沸石孔道中的阳离子以静电结合构成弱吸附物种. 与HZSM-5的情况不同, NaZSM-5上的吸附物种在升温过程中被活化前即分解成乙炔脱附.