基于离子液体和聚离子液体掺杂对金属有机框架材料的CO2吸收性能的研究分析 高分子材料学专业VIP免费

目录摘要3Abstract4第1章绪论5第1.1节前言5第2章实验部分8第2.1节实验材料与实验仪器8第2.1.1节实验材料8第2.1.2节实验仪器8第2.2节实验步骤8第2.2.1节制备金属有机框架材料8第2.2.2节合成咪唑类离子液体和聚离子液体9第2.2.3节复合材料的合成12第3章结果与讨论13第3.1节扫描电子显微镜图像（SEM）13第3.2节热重分析（TGA）17第3.3节红外光谱分析（IR）20第3.4节比表面积测定（BET）22第3.5节复合材料的CO2吸附测试24第4章结论27参考文献28致谢31附录31基于离子液体和聚离子液体掺杂对金属有机框架材料的CO2吸收性能的研究摘要本实验主要研究基于离子液体和聚离子液体掺杂对金属有机框架材料的CO2吸收性能的影响。以三水合硝酸铜和均苯三甲酸为原料制备铜的金属有机框架材料，以1-甲基咪唑，1-乙烯基咪唑为原料合成咪唑类离子液体与聚离子液体，并将不同阴离子的离子液体与聚离子液体掺杂入金属有机框架材料中得到一系列的复合材料。对合成的离子液体/聚离子液体和金属有机框架复合材料采用扫描电镜、热重分析、红外光谱、1HNMR核磁等方法进行测试与表征。在一定条件下，对所合成的材料进行N2与CO2吸附性能实验。结果表明我们所设计的复合材料对CO2的吸附效果并不理想，当引入亲水性的含Br-的离子液体/聚离子液体时，得到的复合材料的比表面积降低至675.39m2g-1、522.05m2g-1，同时CO2的吸附量也相应的减少到47.029cm3g-1、34.051cm3g-1。而当引入疏水性的PF6-时，复合材料的比表面积降低至769.09m2g-1、783.29m2g-1，并且CO2吸附量也减少到52.583cm3g-1、50.944cm3g-1。这是由于离子液体的亲水性不同造成的，该实验结果表明CuBTC材料在常温常压下对CO2的吸附由比表面积吸附主导。关键词：金属有机框架、离子液体、离子交换、CO2吸附TheCO2absorptionperformanceoftheionicliquidandpolyionicliquiddopedmetal-organicframeworkcompositesAbstractThisworkmainlystudiedtheeffectofionicliquidandpolyionicliquiddopingontheCO2absorptionperformanceofthemetal-organicframework.Acoppermetalorganicframeworkmaterialwaspreparedbyusingcoppernitratetrihydrateandtrimesicacidasrawmaterials,while,1-methylimidazoleand1-vinylimidazolewereusedtosynthesizeimidazoleionicliquidandpolyionicliquidwithdifferentanions.Ionicliquidandpolyionicliquidweredopedintothemetalorganicframeworktoobtainaseriesofcomposites.Theas-synthesizedionicliquid/polyionicliquiddopedmetal-organicframeworkcompositesweretestedandcharacterizedbyscanningelectronmicroscopy,thermogravimetricanalysis,infraredspectroscopy,1HNMRandN2andCO2adsorptionperformanceexperiments.TheCO2absorptionperformanceofas-preparedcompositeswereslightlylowerthanthepristineCubasedMOF.Whenthehydrophilicionicliquid/polyionicliquidwereintroduced,thespecificsurfaceareaofthecompositeswerereducedto675.39m2g-1,522.05m2g-1,andtheadsorptionofCO2wasreducedaccordinglyto47.029cm3g-1,34.051cm3g-1.Whenthehydrophobiconeswereincorporated,thespecificsurfaceareaofthecompositedecreasedto769.09m2g-1,783.29m2g-1,andtheCO2adsorptionalsodecreasedto52.583cm3g-1and50.944cm3g-1.Thisisduetothedifferenthydrophilicityofionicliquid.OurworkshowedthattheCO2adsorptionperformanceoftheCuBTCisdominatedbythespecificsurfacearea.Keywords:Metalorganicframework,Ionicliquid,Ionexchange,CO2adsorption第1章绪论第1.1节前言金属有机框架（metal-organic-frameworks）是指由金属离子或金属簇和含有O和N原子的有机配体构成的具备周期性网络结构的配位聚合物。在MOF中，有机配体和金属离子或团簇的排列具有明显的方向性，可形成不同框架的孔隙结构，表现出不同的吸附性能[1-3]、光学性质[4-6]和电磁特性[7-8]等。MOF通常是通过溶液中配体和金属盐之间的配位反应合成的（即溶剂热或水热合成）。为了消除大量使用挥发性有机溶剂导致的环境污染，研究人员开发了一些无溶剂合成方法，如...