16136

16136

سنتز و شناسايي كامپوزيت‌هاي نانو حفره از مواد مزوحفره و چهارچوب‌هاي فلزي آلي بر پايه عناصر آهن، مس و روي و بررسي كارايي آن‌ها در جداسازي گاز CO2 از مخلوط CO2/CH4

دكتري

شيمي معدني

تير 1395

تير 1395

دكتر آزاده تجردي - دكتر شهره فاطمي

شيمي

چكيده: در اين پژوهش، سه چهارچوب فلزي آلي Cu(BDC)، IRMOF-1 و MIL-53(Fe) با استفاده از روش ريزموج به عنوان يك روش سريع سنتز شده و مورد شناسايي قرار گرفتند. پس از تعيين ظرفيت اين جاذب‌ها و بررسي قدرت جذب گزينشي گاز كربن دي اكسيد، كامپوزيت‌هايي از اين چهارچوب‌ها با مواد مزو حفره‌ي سيليكاتي MCM-41 و SBA-15 سنتز شد. ميزان ظرفيت جذب و گزينش‌پذيري اين جاذب‌هاي جديد در فشارهاي مختلف اندازه‌گيري شد و خواص آن‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. در نهايت، جاذب نانو كامپوزيت تهيه شده با چهارچوب فلزي آلي حاوي فلز مس و مزو حفره‌ي MCM-41 به ميزان 20 درصد افزايش جذب گاز كربن دي اكسيد را نسبت به MCM-41 نشان داد. افزون بر اين، گزينش‌پذيري اين جاذب براي گاز كربن دي اكسيد نسبت به متان در مقايسه با مزوحفره‌ي MCM-41، 30 درصد افزايش نشان داده است. علاوه بر آن، جذب مخلوط گازهاي متان و كربن دي اكسيد بر روي اين جاذب، اندازه‌گيري شد و گزينش‌پذيري واقعي اين جاذب براي گاز كربن دي اكسيد در مقايسه با متان نيز تعيين شد. با توجه به نمودار همدما جذب گازهاي كربن دي اكسيد و متان، مدل‌هاي سيپس و تاث بهترين الگوهايي هستند كه مي‌توانند چگونگي جذب گاز كربن دي اكسيد را روي نانو كامپوزيت مزوحفره‌ي MCM-41 و چهارچوب فلزي آلي Cu(BDC) توضيح دهند. الگوهاي نامبرده، به جذب تك لايه روي سطح ناهمگن اشاره دارند. واژه‌هاي كليدي: جداسازي گاز كربن دي اكسيد از متان، جاذب‌هاي مزوحفره، چهارچوب فلزي آلي، MCM-41، SBA-15، نانوكامپوزيت‌هاي فلزي آلي، ظرفيت جذب، گزينش‌پذيري، نمودار همدما

1395/09/24

Abstract: In this research, three metal organic frameworks (MOF); Cu(BDC), IRMOF-1 an​d MIL-53 (Fe) were synthesized by microwave method. Then, the adsorption capacity an​d selectivity of the mentioned MOFs were measured by volumetric method.In the next part, the composites based on the mentioned MOFs an​d mesoporous materials MCM-41 an​d SBA-15 were synthesized an​d their adsorption capacity an​d selectivity were measured at different pressures. At the end, it was evident that the composite contains Cu(BDC) MOF an​d MCM-41 showed 30% improvement in CO2 adsorption capacity than MCM-41. In addition, selectivity of this composite for CO2 than CH4 was improved about 20% than MCM-41. Due to the high adsorption capacity an​d selectivity of the MCM-41/Cu(BDC) composite, its adsorption capacity for the mixture of CO2 an​d CH4 was measured too, an​d the real selectivity was determined. According to the adsorption isotherms, Sips an​d Toth models were explaining the adsorbention behavior with more accuracy. Both of these models, explain the single layer adsorption on a heterogeneous surface. Keywords: Separation of CO2 from CH4, mesoporous adsorbents, Metal organic frameworks, MCM-41, SBA-15, Nanocomposites of metal organic frameworks, Selectivity, Isotherm.