201 7年第10期 广 东 化 工 www.gdchem.corn 第44卷总第348期 震 霪M.MOF.74 在气体吸附分离中的应用 (i ̄t7 师范人 :,先进催化材利数台部 点 舱书,浙 .金 321004) 范杰,陈德利 ,许春慧,涂高美,朱伟东 [摘要】M—MOF一74拥有高比表面积、高孔容和孔隙率,且拥有离浓度配位不饱金属位以及去除溶剂后骨架结构保持完整等特点,在气体存 储和分离领域展示出_『良好的应用前景 本文综述 M—MOF.74在气体存储与分离领域申的应用研究现状,并对其今后的研究作了展望。 [关键词]M—MOF一74:吸附分离;水蒸气 [中圈分类号】TQ [文献标识码]A [1丈章编号]1007—1865(2017)10 0081.02 Application of M・MoF-74 in Gas Storage and Separation Fan Jie,Chen Deli ,Xu Chunhui Tu Gaomei Zhu Weidong (Key Laboratory ofthe Ministry ofEducation tbr Advanced Catalysis Materials,Zhejiang Normal University .1inhua 321004、China) Abstrael:The M—MOF一74 has high BET speciifc SUl’thee areas and large pore\OI LlnlesThe residual solx ent during the synthesis can be easily removed after .post—treatment The most important characteristic ol’Ni-MOF一74 is its high concentration ot、the coordinative unsaturated metal sites in the fi'ameworkshowing ,polential application in adsorption。based separations This review deals with l‘ecent progress 0I1 M—MOF一74 applied to gas storage and separation Additionallythe perspectives ol’the applications of M—MOF一74 are discussed .Keywords:M-MOF一74:adsorption—based separation:water vapor 金属育 骨 材料(Metal—organic franleworks,MOFs)足+种 }jt有机配体 离子迎过分r『{组装形成 仃川期性网络纳缃 的多孔品体十于料I。。 ,近_二十YLqa来得剑J 逊速的发展。金榍仃机 中t架材料/1 仪 仃较大比表丽 、高孔容及孔陬率,而且还仃孔 町调、易化 i;:tl饰等特点【 , 气体吸附分离、牛物传导十寸料、 选择性催化、趟“纯度分离祠I光 磁材料等力向的开发tt 显,J 3 人的应川丽皱,给彩孔材料科 带来J 新的 ]。 早 20 l!t:fd 90年代, 。炎金属有机骨 忖料就已徙成功 合成出米, t-J(- 在扎隙率低以及化学稳定性较 的缺点, mj 术受到广泛天 I。经过科研1:作者的不懈努/J,目前已订 ,j 彩种金属仃机 h¨i 材料做成助合成出来。而 众多的金属仃机坩 架材料中,M—MOF一74(M:(dhtp)或M—CPO一27)Ih J 其独何的性能 01起科研界的广泛关注【 。M—MOF一74是‘种其仃三维蜂窝状 结构的 仃f』【骨架材料 I,I L拥有尺寸为1.I 1.2 nm・维扎 通,主鲤址… 价金属离 (M=Ni 、Mge 、Co2、Zn2’等)作为坩 连接点,2.5一 基对苯:【 峻作为 仃机 体来支撑骨架的鼍 川结构[9-to】, 离子与_仃机 体通过自组装形成多孔鼎体十寸料。 M—MOF一74 I]的 属原子为)t.il 体配何结构, 原了与六个钣 原了配位,j川 个氧原rI{t 体2,5一_二 坫对笨 甲酸捉供. 六个配化瓴 』 来自_J iff" ̄lJ分J:,通过加热等方式脱除溶刺分 后骨架结构 能保持完粘, ̄lf,flq 原来的八 体结构转变为 q 『fj锥结卞句…J,哒‘特点对丁 等方 的心jH极其m耍。 有机骨 材料M—MOF一74 仃高比表面积、商扎容 ̄ll4L隙半以 ,支规则订序的孔道结构,兄 个 常最婪的特 i是骨架结f;Jt} 仃商浓度配 小饱和金属f ,这Ⅱ 配位 饱l平Il金 化对提升忖料 e体吸附分离f乍能具有重 作川。 从M—MOF一74的发展 来看,戢紊U科研l==作首的研宄r羁 点主要集 t j 材料的合成、结构的削析,随 则址其性质和心川。 ¨前,有大 的利研 作肯Ⅲ绕M—MOF一74 体吸附分离方 的应用歼鼹 艾验和理论研究 本艾 ] 已报道文献tf,埘 M—MOF一74的研究,综述丫该材料在气体仃储 分离领域 々臆 川研究现状, 埘其今后的研究f1-:了展 。 Energy.DOE)正式发表炎J 碳封存项}l{,指出2020年将 脱90% 的CO 捕获封仃。 尔代走召 『于的世 次“水卜内 会议”, 发逻呼吁 界减少CO2排放。除J 提舟能源利用牢、阡发可冉 牛能源 达到CO2减排f1勺目的外,CO!捕获与封存具仃兼顾能源 供给发个和实现潞帘 体减排的潜力【 1,利J}j吸附制来17l支附分离 CO2 仃低能耗、选择性岛等优点 ]。 Caskey等 峙 道Ni-MOF一74化298 K、l00 kPa杀什卜对C0 啦 }if:为6.8mmol・g。。,『 作为CO 捕挟能力较强的l 3X分了筛, 同等糸什t F吸附量仪为4.7 mmol-g~,lJ _ F ICO 与配化 饱和金 崩何Ni 能产生较强的十}{f 作用,该工作为增大CO2捕捩提供新 的可能,他们通过XRD f¨红外光谱发观线性CO:分了 吸附时 芨 III{,O—C—O 71 ̄J&l62。夹角,从 进’步证明了 C体分子与 化一 饱和金属离 r 的灶相互作f1]力。Britt等lI6j采}}】穿透技术 fIli J Mg—MOF一74对C0 /CH4混合 e分离性能以及循环使用性。 穿遮nlj线结果表明,Mg—MOF一74对CO!/CH4混合气中的CO2具 较m的【J熳附选择性, CH4 该材料} 没有出现“roll—up”现 象,说【JI] 对CH4儿 吸附。为准确测定Mg—MOF一74对混合 气分离的fI=Ij环使It{性,将Mg—MOF一74 353 K FDn热处理,测 斛穿透tttt线结果表【IJ],经过五次衍环后,Mg—MOF一74 fJ5能够很好 地分离CO:/CH 混合 e,说明Mg—MOF一74具有良好的循环使用 Dietzel等JI7)利川穿透杜技术研宄』’ 常压F Ni—MOF一74和 Mg—MOF一74对CO2/CH4平l_CO!/N 两种混合气体的分离件能,其 穿透【iIj线纳粜表明, lt,,llg.附刑均刈CO 丧现出}}{好的分离效果。 我仃J 题组[ 1采川穿遁¨:技术研宄了CO:/CH 双组份混合气在 Ni—MOF一74床层} 的lIJ支附分离}r为,穿透曲线结果辰明, Ni—MOF一74对CO2/CH4双组份混合气表现出良好的分离性能。理 想i】发附溶液理论(1AST)预测结粜表明, 298 K和l bar条件下, Ni-MOF一74对CO2/CH4抛合气【1】CO2的吸附选择性大j 3O。 1.2轷埙烯烃/烷 混合,(的吸附分离 埙烯烃/烷烃的分离足石油化I: 业中 受的分离过程 1 8-19] T: j: 质烯烃/烷烃分离 龌通过传统fl乇温精馏法 I2O1此 通用十大 q-i 。但『1] 埙烯烃/烷烃相对挥发度小、 高L几j流比、斋多步精 阶段,且该过 低温、高压下进行, 故传统低濉精馏法能}£ 投资大,  ̄UOf宄人 致力于寻求・ 种商效 ,能、低成小的分离方法。 _』1互附分离法j土仃低z弛,k5牦-、操作简 特点,使其 轻埙烯烃/ 。.1研究现状 1.1 co:混合 cn0l吸附分离 co:过 {IHR, ̄Z,会导致【刈戏 k态系统¨1]碳 退的失衡,从而j ;l发一系列环境 题。 过去、t"-个t廿=纪中,人气 扣co!的惭 从 3Io ppm 升 380 ppm。 炎【稠超过94%f147 CO 排放来源1 化 f 燃料燃烧,J 2009年荚l zL】,匕t5  ̄-部(The U.S.Department of 烷烃混合 e体分离方 jL仃重要应川价f 。Bao等人【!,1研宄发现 Mg—MOF一74在吸附轻埙烯烃过程ct,,轻顷烯烃可与骨 _ll配位 饱,fi1的 J禹离r产 Ⅱ 合作用力,从I 达到轻质烯烃/烷烃分离 的目的,蚌指…C3H6和C]H8卜j Mg—MOF一74的吸附求和力明显 大十C2H4和C2H ̄,-9 I【Xl于C3H6/C3H8的偶极矩十H对较大,且 Mg—MOF-74刈CdtUC ̄H 和c!H4/c:H^混合气均有理想的分离能 力,选择性较高。我仃J渫题组f 】利』{j穿透柱技术系统芍察j C3Ha/C 3Hs双组份 合 Cn Ni—MOF一74}术层上的吸 分离行为, ¨k稿日期]2017-03。19 [培盒项I I] 镓I I然利学基金(No 21 036006) [f1_者简介]范杰(1990一),女,IIj尔人,硕t:ti ̄fYrWI-.{ 要研究hIh]为 t作吸附分离 为通计l作 。 广88 东化工 2()I7年第10期 www.gdchem.com 第44卷总第348期 优鳄:能处邢难以降解的_仃丰J L'N:t 废水浓度无关;各种条件 如温度、pH等的范 广:操作过程比较简单并且容易掌控: 具有l司定化酶的反 器:抗冲 h"rlm力强。与直接用微生物处理 废水十I]比.酶催化反J、 仃彩种优点.如下:对环境比较友好, 崔性卞H埘较小,操作 他,适J}]范…较广,对废水浓度影响不 天。 2845 2848. 『2]Ramaswamy S,Oehlschlager A C.Chemico—microbial syntheses L)r Japanese beetle and mosquito wiposition pheromone[J].Tetrahedram.1 q I. 47(7):l l45 1l56. f3】Bclan A.Bolte i,Fauve A,et a1.use of biological system tbr the preparation ofchiral molecules.3.An application in pheromone synthesis, 4.1漆酶的【 定化及其 唆水处理lll1的应用 漆酶是一千4 仃川个铜离予的多酚氧化酶,主要存在于一 些高等植物如漆树及一些真菌如白腐菌中,目前我们可知,有 些细菌也可以产牛漆酶【 】。一般来说真菌漆酶研究得最广 泛, 它是一种胞外酶,可以通过微生物培养或基因工程的方法大量 生产得到 1。 漆酶是我们比较常丹j的一种酶。它可以直接催化氧气来氧 化分解再种盼炎染料、取代酚、氯酚、硫酚、双酚A、芳香胺 等:当何介仆(HBT、ABTS等) 龙时,漆酶还可以催化分解一 proparation of sulcatol enantiomers[J].J Org Chem,1987,52【2):256—261). 【4]Henk B,Kunath A・Schick H.Synthesisof(3R.5S1—3一hydroxy-7一phen>l一 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