本文主要研究内容
作者江令昌（2019）在《多孔芳香骨架材料的设计合成及其乙烯分离性质研究》一文中研究指出：烃类小分子分离在石油化工领域一直扮演者重要的作用。利用传统工业纯化技术提纯这些烃类消耗巨大的能源,不仅加剧全球能源危机,还造成环境污染。乙烯是每年全球消耗最大的化学品原料之一,广泛应用于生产塑料和橡胶等各类的聚合反应,与我们的社会生活息息相关。如果乙烯聚合过程有杂质分子如乙烷和乙炔,它们会引起催化剂中毒,造成巨大的经济损失。工业上主要采用蒸馏和部分加氢这些高能耗和成本密集型的方法来提纯乙烯。变压吸附分离是一种潜在的气体分离方法,而其中的核心是吸附剂。多孔材料由于其孔隙率高、骨架可修饰是优良的吸附剂。有机多孔材料（Porous organic frameworks,POFs）是一种由构筑基元通过共价键连接形成的新型多孔材料,它具有很多优点,例如比表面积高、稳定性好、骨架可修饰和孔道可调节等。目前,POFs在气体吸附和分离、污染物吸附、光催化、电催化、异相催化、质子传导、和能量储存与转化等方面展现了良好的性能。利用不同聚合反应和合成方法可以制备多种拓扑类型的POFs。由于构筑基元的多样性,利于制备功能基团修饰的POFs。此外,通过合适的后修饰策略,也能在POFs骨架中引入功能基团。目前报道的POFs主要分类无定形POFs和晶态POFs。如今科研工作者更加青睐制备晶态POFs,主要是因为其具有明确的结构,可以在分子层面调节材料的功能化和更好深入地研究材料及其性能。最近,利用POFs选择性吸附和分离乙烯受到越来越多的关注。本论文中制备几种功能化多孔芳香骨架材料（Porous aromatic framework,PAFs）,研究它们的乙炔/乙烯和乙烯/乙烷分离性能,并且探究影响选择性吸附分离性能的因素。工作如下:1、构筑聚酰亚胺类型PAF-110,研究其乙炔/乙烯分离性能。以1,4,5,8-萘四甲酸二酐和三（4-氨基苯基）胺为构筑单元,利用氨基和酸酐间的酰亚胺反应制备了PAF-110。结合TEM观察到的结果,以AA和AB两种堆积方式模拟PAF-110的理论结构,通过对比实验与模拟的粉末衍射结果,PAF-110更加符合AA堆积方式。热重分析表明PAF-110具有良好的热稳定性。此外,PAF-110经过不同溶剂中浸泡,其粉末衍射图基本没有变化,证明其具有良好的化学稳定性,而且放置一年的样品结构依然保持稳定。在273 K和1 bar下,PAF-110的乙炔和乙烯吸附量分别为2.23和1.29mmol/g。计算结果显示PAF-110的乙炔吸附焓要高于乙烯。通过理论模拟探索原因,考察PAF-110骨架的羰基氧原子和乙炔或者乙烯中氢之间的静电作用,结果表明PAF-110骨架和乙炔结合能更大,而且距离更近。IAST计算结果表明在常温常压下,PAF-110的乙炔/乙烯分离比为3.9,这是目前POFs领域最高的。Breakthrough实验表明PAF-110能够有效地分离乙炔和乙烯。这为POFs在乙炔/乙烯分离研究提供一些参考价值;2、构筑聚酰亚胺类型PAF-120,研究其乙炔/乙烯分离性能。在以上工作基础上,继续探究是否聚酰亚胺类多孔材料都能够选择性分离乙炔和乙烯这两种气体,合成一种新型晶态聚酰亚胺类型多孔材料PAF-120。结构模拟显示该材料的堆积方式为AA堆积。77 K氮气吸附实验表明其比表面积为801 m2/g,孔径分布显示其孔径为2.9nm,与模拟堆积结构的孔大小一致。乙炔和乙烷静态吸附实验表明PAF-120能够分离这两种气体。在298 K和1 bar下,IAST计算表明材料对乙炔/乙烯的分离比达到4.1,这是目前POFs领域最高的。同时PAF-120对二氧化碳/氮气的分离比也高达68.7。因此,PAF-120能够选择性分离乙炔和乙烯、二氧化碳和氮气。3、磷酸银功能化PAF-1的合成及其乙烯/乙烷分离性能的研究。在高稳定性和高比表面积的PAF-1骨架中引入磷酸官能团,得到PAF-1-PO3H2。随后利用四氟硼酸银或者硝酸银进行离子交换,制备出两种不同银离子含量的功能材料,P1PAg1和P1PAg2。ICP结果显示P1PAg2银离子含量要高于P1PAg1。乙烯和乙烷吸附曲线表明P1PAg1能够选择性分离乙烯和乙烷气体。IAST计算结果表明P1PAg1和P1PAg2分离乙烯和乙烷的效果不同,在298 K和1 bar下,P1PAg1对乙烯和乙烷的分离比达到4.8,展示了良好的分离效果。这说明银离子与乙烯分子之间的π络合作用使得P1PAg1优先吸附乙烯分子,从而达到分离乙烯和乙烷的目的。P1PAg1在选择性分离乙烯和乙烷方面有着较大应用潜力。
Abstract
ting lei xiao fen zi fen li zai dan you hua gong ling yu yi zhi ban yan zhe chong yao de zuo yong 。li yong chuan tong gong ye chun hua ji shu di chun zhe xie ting lei xiao hao ju da de neng yuan ,bu jin jia ju quan qiu neng yuan wei ji ,hai zao cheng huan jing wu ran 。yi xi shi mei nian quan qiu xiao hao zui da de hua xue pin yuan liao zhi yi ,an fan ying yong yu sheng chan su liao he xiang jiao deng ge lei de ju ge fan ying ,yu wo men de she hui sheng huo xi xi xiang guan 。ru guo yi xi ju ge guo cheng you za zhi fen zi ru yi wan he yi gui ,ta men hui yin qi cui hua ji zhong du ,zao cheng ju da de jing ji sun shi 。gong ye shang zhu yao cai yong zheng liu he bu fen jia qing zhe xie gao neng hao he cheng ben mi ji xing de fang fa lai di chun yi xi 。bian ya xi fu fen li shi yi chong qian zai de qi ti fen li fang fa ,er ji zhong de he xin shi xi fu ji 。duo kong cai liao you yu ji kong xi lv gao 、gu jia ke xiu shi shi you liang de xi fu ji 。you ji duo kong cai liao （Porous organic frameworks,POFs）shi yi chong you gou zhu ji yuan tong guo gong jia jian lian jie xing cheng de xin xing duo kong cai liao ,ta ju you hen duo you dian ,li ru bi biao mian ji gao 、wen ding xing hao 、gu jia ke xiu shi he kong dao ke diao jie deng 。mu qian ,POFszai qi ti xi fu he fen li 、wu ran wu xi fu 、guang cui hua 、dian cui hua 、yi xiang cui hua 、zhi zi chuan dao 、he neng liang chu cun yu zhuai hua deng fang mian zhan xian le liang hao de xing neng 。li yong bu tong ju ge fan ying he ge cheng fang fa ke yi zhi bei duo chong ta pu lei xing de POFs。you yu gou zhu ji yuan de duo yang xing ,li yu zhi bei gong neng ji tuan xiu shi de POFs。ci wai ,tong guo ge kuo de hou xiu shi ce lve ,ye neng zai POFsgu jia zhong yin ru gong neng ji tuan 。mu qian bao dao de POFszhu yao fen lei mo ding xing POFshe jing tai POFs。ru jin ke yan gong zuo zhe geng jia qing lai zhi bei jing tai POFs,zhu yao shi yin wei ji ju you ming que de jie gou ,ke yi zai fen zi ceng mian diao jie cai liao de gong neng hua he geng hao shen ru de yan jiu cai liao ji ji xing neng 。zui jin ,li yong POFsshua ze xing xi fu he fen li yi xi shou dao yue lai yue duo de guan zhu 。ben lun wen zhong zhi bei ji chong gong neng hua duo kong fang xiang gu jia cai liao （Porous aromatic framework,PAFs）,yan jiu ta men de yi gui /yi xi he yi xi /yi wan fen li xing neng ,bing ju tan jiu ying xiang shua ze xing xi fu fen li xing neng de yin su 。gong zuo ru xia :1、gou zhu ju xian ya an lei xing PAF-110,yan jiu ji yi gui /yi xi fen li xing neng 。yi 1,4,5,8-nai si jia suan er gan he san （4-an ji ben ji ）an wei gou zhu chan yuan ,li yong an ji he suan gan jian de xian ya an fan ying zhi bei le PAF-110。jie ge TEMguan cha dao de jie guo ,yi AAhe ABliang chong dui ji fang shi mo ni PAF-110de li lun jie gou ,tong guo dui bi shi yan yu mo ni de fen mo yan she jie guo ,PAF-110geng jia fu ge AAdui ji fang shi 。re chong fen xi biao ming PAF-110ju you liang hao de re wen ding xing 。ci wai ,PAF-110jing guo bu tong rong ji zhong jin pao ,ji fen mo yan she tu ji ben mei you bian hua ,zheng ming ji ju you liang hao de hua xue wen ding xing ,er ju fang zhi yi nian de yang pin jie gou yi ran bao chi wen ding 。zai 273 Khe 1 barxia ,PAF-110de yi gui he yi xi xi fu liang fen bie wei 2.23he 1.29mmol/g。ji suan jie guo xian shi PAF-110de yi gui xi fu han yao gao yu yi xi 。tong guo li lun mo ni tan suo yuan yin ,kao cha PAF-110gu jia de tang ji yang yuan zi he yi gui huo zhe yi xi zhong qing zhi jian de jing dian zuo yong ,jie guo biao ming PAF-110gu jia he yi gui jie ge neng geng da ,er ju ju li geng jin 。IASTji suan jie guo biao ming zai chang wen chang ya xia ,PAF-110de yi gui /yi xi fen li bi wei 3.9,zhe shi mu qian POFsling yu zui gao de 。Breakthroughshi yan biao ming PAF-110neng gou you xiao de fen li yi gui he yi xi 。zhe wei POFszai yi gui /yi xi fen li yan jiu di gong yi xie can kao jia zhi ;2、gou zhu ju xian ya an lei xing PAF-120,yan jiu ji yi gui /yi xi fen li xing neng 。zai yi shang gong zuo ji chu shang ,ji xu tan jiu shi fou ju xian ya an lei duo kong cai liao dou neng gou shua ze xing fen li yi gui he yi xi zhe liang chong qi ti ,ge cheng yi chong xin xing jing tai ju xian ya an lei xing duo kong cai liao PAF-120。jie gou mo ni xian shi gai cai liao de dui ji fang shi wei AAdui ji 。77 Kdan qi xi fu shi yan biao ming ji bi biao mian ji wei 801 m2/g,kong jing fen bu xian shi ji kong jing wei 2.9nm,yu mo ni dui ji jie gou de kong da xiao yi zhi 。yi gui he yi wan jing tai xi fu shi yan biao ming PAF-120neng gou fen li zhe liang chong qi ti 。zai 298 Khe 1 barxia ,IASTji suan biao ming cai liao dui yi gui /yi xi de fen li bi da dao 4.1,zhe shi mu qian POFsling yu zui gao de 。tong shi PAF-120dui er yang hua tan /dan qi de fen li bi ye gao da 68.7。yin ci ,PAF-120neng gou shua ze xing fen li yi gui he yi xi 、er yang hua tan he dan qi 。3、lin suan yin gong neng hua PAF-1de ge cheng ji ji yi xi /yi wan fen li xing neng de yan jiu 。zai gao wen ding xing he gao bi biao mian ji de PAF-1gu jia zhong yin ru lin suan guan neng tuan ,de dao PAF-1-PO3H2。sui hou li yong si fu peng suan yin huo zhe xiao suan yin jin hang li zi jiao huan ,zhi bei chu liang chong bu tong yin li zi han liang de gong neng cai liao ,P1PAg1he P1PAg2。ICPjie guo xian shi P1PAg2yin li zi han liang yao gao yu P1PAg1。yi xi he yi wan xi fu qu xian biao ming P1PAg1neng gou shua ze xing fen li yi xi he yi wan qi ti 。IASTji suan jie guo biao ming P1PAg1he P1PAg2fen li yi xi he yi wan de xiao guo bu tong ,zai 298 Khe 1 barxia ,P1PAg1dui yi xi he yi wan de fen li bi da dao 4.8,zhan shi le liang hao de fen li xiao guo 。zhe shui ming yin li zi yu yi xi fen zi zhi jian de πlao ge zuo yong shi de P1PAg1you xian xi fu yi xi fen zi ,cong er da dao fen li yi xi he yi wan de mu de 。P1PAg1zai shua ze xing fen li yi xi he yi wan fang mian you zhao jiao da ying yong qian li 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自吉林大学的江令昌，发表于刊物吉林大学2019-06-25论文，是一篇关于有机多孔材料论文,聚酰亚胺论文,晶态论文,多孔芳香骨架材料论文,乙烯论文,乙炔论文,乙烷论文,气体分离论文,吉林大学2019-06-25论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自吉林大学2019-06-25论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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