新型多孔材料研制及其对稀有气体的吸附性能研究

来源 :南华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hlpaccp
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核能作为一种安全、清洁高效的能源,正在逐渐成为人类能量的主要来源之一。但是在乏燃料中含有大量的放射性气体,如Xe、Kr;另一方面,人们利用Xe、Kr需对其分离与提纯,主要用低温蒸馏法,但该方法需要大量能量。研究表明,另一种稀有气体Rn为致癌物质,Rn及其子体在空气中会形成放射性气溶胶污染空气,通过呼吸进入人体,人们长时间呼吸高Rn浓度的空气有可能产生肺癌。因此研制一种经济、高效的材料来吸附Xe、Kr和Rn具有重要意义。本文利用COFs材料和PAFs材料的多孔性、高比表面积、孔径分布发达、高稳定性等特点,来进行稀有气体吸附实验。所用的材料均用溶剂离子热法合成,得到样品后用甲醇活化并干燥,再进行气体吸附实验。Xe、Kr实验是使用BET操作完成,Rn采用的是静态吸附法。其中,COFs材料孔径分布较为单一,主要在微孔范围内,PAFs材料孔径分布与活性炭十分相似。本文选取COF-300、COF-320、PPF-1,并在此基础上研制出L-5、PPP-2、PPP-3和PPP-4。用七种材料进行了气体吸附实验。研究表明,在298 K,1Bar的条件下,COF-300对Xe的最大吸附量达到了2.15 mmol/g。通过对低压下的吸附数据进行拟合,得到Xe、Kr分离比为8.91。同样条件下,PPP-4的Xe的最大吸附量达到了2.32 mmol/g。通过对低压下的吸附数据进行拟合,得到Xe、Kr分离比为11.21。在273K时,COF-320的Rn吸附系数达到了0.721 L/g;PPP-3的Rn吸附系数达到了1.336 L/g,新型多孔材料在气体吸附方向具有较大潜力。并对制备COFs、PAFs材料提供了参考。
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