【摘 要】
：
氧化亚氮（N2O）作为仅次于二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的全球第三大温室气体,是平流层中臭氧的主要消耗物质,所产生的温室效应是CO2的310倍,CH4的21倍,且大气中N2O每增加一倍,全球气温就会上升0.44℃。此外,N2O在大气中自然分解十分缓慢,能够在大气中稳定存在约120年。近年来,N2O在食品、医疗、航空航天、催化及合成化学等领域具有广泛的应用。N2O主要源于自然排放和人为排放,其
论文部分内容阅读
氧化亚氮（N2O）作为仅次于二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的全球第三大温室气体,是平流层中臭氧的主要消耗物质,所产生的温室效应是CO2的310倍,CH4的21倍,且大气中N2O每增加一倍,全球气温就会上升0.44℃。此外,N2O在大气中自然分解十分缓慢,能够在大气中稳定存在约120年。近年来,N2O在食品、医疗、航空航天、催化及合成化学等领域具有广泛的应用。N2O主要源于自然排放和人为排放,其中人为排放来源于农业、畜牧业、工业、化石燃料和生物质燃烧等,排放量大且浓度低是目前N2O排放的主要特点。在N2O处理方面,现行的高温热解法和催化氧化法主要以分解/转化N2O为主,处理过程需要高温加热,极其耗能不经济,且N2O不能作为有价值的化学品被回收利用。因此,寻求新的能够对低浓度N2O进行高效捕集回收的方法显得极其重要,不仅能降低温室效应,还能带来经济价值。吸附法因其操作简单、高效节能和投资小等优点,随着新型吸附材料的不断涌现,使得吸附技术得到了广泛的应用。而吸附技术的关键是吸附剂的选择,金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）是金属离子或金属簇与有机配体自组装形成的多孔晶态材料,因其大的比表面积、高的孔隙率、可调的孔道尺寸等优点被广泛关注。与传统吸附剂相比,MOF材料的大容量和高选择性使得其在气体吸附分离方面展现出巨大的应用前景。在本工作中,主要进行了MIL-101（Cr）的改性和Cu（Ⅰ）-BTC的后合成工作,并对这两类MOF材料进行了详细表征,深入研究了其对N2O的吸附捕集性能。论文的主要的研究内容和结论如下:（1）通过对MIL-101（Cr）进行配体改性,在骨架中分别引入-Br、-NO2和-NH2三种取代基,成功制备了MIL-101（Cr）-X（X=-H、-Br、-NO2和-NH2）材料。使用粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电镜（SEM）、热重分析（TG）、傅里叶红外光谱（FT-IR）及77 K下N2吸脱附等温线对样品进行了表征。基于取代基的引入对MOF材料孔道表面性质的影响,详细研究了不同取代基的引入对N2O的吸附效果。研究结果表明:与含有吸电子取代基（-Br/-NO2）的样品相比,含供电子取代基（-NH2）的MIL-101（Cr）-NH2具有更高的N2O吸附量,三种样品的吸附容量排序为:MIL-101（Cr）-NH2（113.8 cm~3/g）＞MIL-101（Cr）-Br（57.8 cm~3/g）＞MIL-101（Cr）-NO2（53.3 cm~3/g）。吸附热计算结果显示,在所制备的样品中,MIL-101（Cr）-NH2具有最高的N2O吸附热,这表明其骨架与N2O分子具有更强的相互作用。DFT模拟计算也证明了MIL-101（Cr）-NH2与N2O的结合能最强,与吸附热计算结果相符。多次循环吸附测试后,发现MIL-101（Cr）-NH2的吸附量基本保持不变,证明该材料具有良好的循环使用性能。（2）通过金属价态还原策略对Cu-BTC中Cu（Ⅱ）进行还原,分别采用甲醇蒸汽还原法（RVT）和氢醌（H2Q）还原法制备了含有一价铜的Cu（Ⅰ）-BTC-RVT和Cu（Ⅰ）-BTC-H2Q。利用粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电镜（SEM）、热重分析（TG）、拉曼光谱分析（Raman）、傅里叶红外光谱（FT-IR）及77 K下N2吸脱附等温线对样品进行了表征。基于Cu（Ⅰ）对气体具有较强的结合能力的理论,研究了两种Cu（Ⅰ）-BTC材料对N2O和N2的吸附性能,对材料的IAST选择性进行了计算。研究结果表明:与母体Cu-BTC相比,两种金属价态还原的Cu（Ⅰ）-BTC材料均出现38?的介孔及更低的BET表面积;Cu（Ⅰ）-BTC-RVT（167.98 cm~3/g）和Cu（Ⅰ）-BTC-H2Q（145.24 cm~3/g）都具有良好的N2O吸附捕集能力,多次吸附循环测试,吸附性能稳定;其中,Cu（Ⅰ）-BTC-H2Q表现出更高的N2O/N2选择性和吸附热,说明该材料是具有一定潜力的N2O捕集吸附剂。
其他文献
乙烯（C2H4）是世界上最大宗的化工产品之一,可用于制造聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等聚合物和其他有机化学品。在目前的乙烯生产工艺（蒸汽裂解和催化裂化）中,会不可避免地存在乙烷（C2H6）等杂质气体。为了得到纯度＞99.95%的聚合级乙烯以用于后续的聚乙烯生产,工业上通常采用低温精馏操作,要求在248 K和23 bar下,在高塔板数（＞100）和较大回流比（乙烯/乙烷2.5-4）的精馏塔中进行,不仅
纳米电极在化学电池、超级电容器与传感器方面有着非常广泛的应用。由于纳米效应导致纳米电极与普通块状电极的电化学热力学性质有很大不同,目前关于形貌和曲率对纳米电极电化学热力学的影响规律和影响机理还不完全清楚,而关于负曲率对纳米电极电化学热力学影响的研究还未见报道。论文在纳米体系反应热力学理论的基础上,通过定义纳米电极反应中纳米分散相的内外表面与正负曲率（曲率半径的倒数）的关系,然后引入形貌参数,推导出
近年来,超级电容器作为一类新型储能器件,由于功率密度高、循环寿命长、快速充放电等优点受到人们越来越多的关注。然而,与电池相比,超级电容器的能量密度较低,这限制了其广泛的应用。除此之外,超级电容器电极原料的价格高昂也是限制其大规模制备和应用的另一因素。在所有的电极原料中,生物质由于来源广泛和价格低廉等优势被认为是超级电容器理想的电极材料来源。然而,生物质基多孔炭材料与超级电容器之间的构效关系比较复杂
我国每年炼焦生产得到大量煤焦油,煤焦油中的蒽油馏分利用粗放且经济效益较差,将蒽油加氢提质作为燃料油既可提高蒽油的经济效益也可补充石油产品的不足,具有良好的应用前景。蒽油中含有大量多环芳烃导致直接燃烧效率低且会污染环境,利用催化加氢技术可将蒽油中的多环芳烃高效转化为环烷烃,从而实现蒽油的改质利用。催化加氢技术的关键在于高效催化剂的制备,负载型Pd基金属催化剂对多环芳烃加氢反应表现出独特的催化效果。本
我国的能源资源禀赋特点决定了未来相当长的一段时间内,煤炭仍是我国能源革命的主力军,将支撑着我国经济和社会的快速发展。然而煤炭在利用过程中,会产生大量污染物,如在其燃烧过程中会产生大量NOX等大气污染物,导致环境污染问题日益严重,甚至危害人类健康。污染物源头控制减排治理是解决煤炭燃烧带来的高污染的问题重要手段之一。而认识煤燃烧过程中NOX生成及影响规律,对源头控制减排具有重要的理论和应用意义。本文选
近年来工业化和城市化的迅速发展导致环境污染问题越来越严重,尤其是农药、印染、医药等产生的废水会不可避免地排进水系统,造成严重的水污染。废水中大量的有机污染物不仅会影响水体透明度、酸碱性、含氧量等,更会造成细菌耐药性,甚至破坏人体免疫系统从而致敏致癌,给环境安全和人类健康带来极大威胁。因此,寻求一种高效清洁的方法来处理有机污染物废水对于解决目前的环境污染和能源危机具有重要意义。光催化降解法可以在实现
我国是当前全球最大的CO2排放国,煤炭利用过程中的CO2排放是我国碳排的主要来源。通过煤炭的清洁高效利用降低CO2排放对我国实现双碳目标具有举足轻重的意义。低碳醇是一种用途广泛的化工原料和优质的液体燃料,可作为机动车燃料、燃料添加剂等。煤经气化得到合成气,合成气再催化转化为低碳醇是目前备受关注的煤炭清洁高效利用工艺之一。过去数十年,研究者对合成气制低碳醇过程的催化剂进行了广泛研究,发现表面羟基有助
“05后”青年作为推动社会发展的新生力量，其交往状况对整个社会的交往发展具有重要影响。思想政治教育与有序交往存在着双向互驱的逻辑关联。在交往问题实然、强国实践使然、思政价值应然与青年成长必然的共同诉求下，思想政治教育的政治导向功能、环境净化功能、信息沟通功能、管理规制功能和人格塑造功能等方面需进一步强化，以更全面引导广大“05后”青年在现实交往活动中立足我国社会发展需要、遵循我国现代化建设规律、遵
广泛使用化石燃料对环境造成的破坏促使人们探索化石燃料的可再生和环保替代品。利用太阳光作为取之不尽的资源来获取清洁能源或实现环境净化或温室气体转化等,是应对这些问题的最佳选择。光电化学（PEC）水分解技术为未来的能源获取提供了一条绿色环保的途径。然而,缺乏将光转化为电荷载流子并将水进一步氧化为氧气的有效光阳极一直是光电化学水分解的重要技术障碍。已开发和研究了多种成本低、资源丰富且耐光腐蚀,金属氧化物
煤层气是与煤炭伴生的非常规天然气,是一种能量密度高、污染物排放少的低碳资源,其主要成分是甲烷。在能源匮乏、环境污染严重和全球变暖加剧的国际形势下,煤层甲烷的利用将会产生巨大的经济效益、良好的环保效应和可持续发展的生态效益。甲烷部分氧化（POM）制合成气过程具有反应能耗小、反应条件温和及产物的氢碳比适于合成下游产品等优点,因而被广泛研究。但在POM反应过程中,催化剂烧结和积碳导致催化剂快速失活。针对