金属有机骨架材料的合成和应用研究

1. 金属有机骨架材料的合成和应用研究 汇报人： 张玉 时 间：2013.5.15

2. 实验进展 金属有机骨架材料简单介绍 • 金属有机骨架材料（MOFs）的发展 • MOFs在吸附方面的优势 • MIL-101材料的特点

3. 1. 实验进展 1.1 MIL-101的制备 优点： 比表面积高，空隙率高，化学性质稳 定 制备方法： 九水硝酸铬和、对苯二 甲 酸 按一定比例加入到醋酸钠水溶液中 , 搅拌 后转移到内衬聚四氟乙烯的水热反应釜中 , 密封后放入已加热到 200度 的恒温鼓风干燥箱中恒温晶化 12 h, 反应结束后将反应釜静置冷却至室温 , 样品经充分水洗抽滤后放入干燥箱中于 150度恒温干燥 5 h, 得到绿色晶体 .

4. -----实验进展 1.3 MIL-101氮气吸附等温线 BET比表面积为2300

5. ---实验进展 煤层气处理现状 煤层气是一种高品质的气体燃料，具有相当大的实用价值。开发利用煤层气对于充分利用能源，改善能源结构，减少煤矿瓦斯灾害，保护大气环境都有极为重要的意义。然而目前煤层气资源未得到充分利用，这主要是由于煤层气中含有高浓度的非可燃性气体，主要是N2和CO2。一般通过抽放气法开采得到的煤层气中甲烷浓度在20% ~ 45%，而管道输送一般要求甲烷浓度高于90％。抽放煤层气无法满足管道输送的最小热值要求。

6. ----实验进展 煤层气甲烷富集的核心问题就是CH4/N2分离 目前存在的技术有： 1、低温精馏法 2、膜分离技术 3、变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）法

7. ----实验进展 • 三种CH4/N2分离的优缺点 • ①低温精馏法：技术成熟、产品气浓度高、回收率高等优点。但该技术需在低温下进行，能耗高，适于处理CH4浓度较高的煤层气，若煤层气中甲烷浓度低于50%，则在技术经济上不占明显优势，同时由于基础投资巨大，经济运行量高，不适于中小型煤矿的煤层气浓缩处理。 • ②膜分离技术：工艺简单、操作方便等优点，但分离效果对制膜技术的依赖性强，同时存在膜的使用寿命短、易淤塞等不足，目前尚不处于大规模应用阶段 • ③变压吸附：能够在常温和不高的压力下分离气体混合物，能耗低，设备简单，吸附剂使用寿命长，自动化程度高，因此在空气分离和石油气分离中，往往作为革新技术取代低温精馏。

8. ----实验进展 • 将MIL-101应用在CH4/N2分离上 • MIL-101 • 作为是MOFs材料的典型代表之一，因其大的比表面积，高结晶度和可以调控的有序孔道结构，水热稳定性好，已成为MOFs材料研究领域的一个热点。相信将其应用在CH4/N2分离上将会取得很好的效果

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