31004

سنتز و شناسايي كامپوزيت MIL-101(Fe)@PVC و بررسي كاربرد آن در جذب كربن دي اكسيد

كارشناسي ارشد

شيمي- نانوشيمي

1401

1403/4/4

فرانك منطقي

ندارم

شيمي

استفاده از سوخت هاي فسيلي به عنوان منبع اوليه انرژي جهاني منجر به افزايش نگران كننده غلظت كربن دي اكسيد (CO2) در اتمسفر شده است. به همين دليل ادغام چارچوب‌هاي فلز-آلي (MOFs) با پليمرها براي دستيابي به خواص مطلوب و افزايش ظرفيت جذب كربن دي اكسيد انجام مي‌شود. مواد پليمري حلاليت و ويژگي هاي مكانيكي عالي را براي جاذب هاي جامد مانند‌MOFهاي پودري و بلوري ارايه داده و نيز براي رفع مشكل كاهش عملكرد MOF‌ها در شرايط مرطوب، مفيد واقع مي شوند. در اين پژوهش ابتدا MIL-101(Fe) با استفاده از نمك فلزي FeCl3 و ليگاند ترفتاليك اسيد به روش حلال گرمايي سنتز و پس از افزودن به محلول پليمر پلي وينيل كلريد (PVC)، ساختار هسته-پوسته MIL-101(Fe)@PVC با درصد هاي مختلف پليمر (10، 20 و 30 درصد) تشكيل شد. نتايج آزمون هاي شناسايي مانند XRD، SEM، TEM، FTIR، BET و TGA نشان دهنده سنتز موفقيت آميز بود. سپس نمونه هاي سنتز شده، در جذب گاز كربن دي اكسيد مورد آزمايش قرار گرفته و كامپوزيت MIL-101(Fe)@PVC10% با حداكثر ظرفيت جذب كربن دي اكسيد 73/8 ميلي مول بر گرم و بازده چرخه اي بالا بهترين جذب را نشان داد. همچنين نتايج آناليز BET براي MIL-101(Fe) و كامپوزيت MIL-101(Fe)@PVC10% سنتز شده به ترتيب 45/834 و m2/g 6/1419 نشان داده شده است كه بيانگر افزايش قابل توجه مساحت سطح بعد از فرآيند تهيه كامپوزيت است.

1403/04/13

Synthesis and characterization of MIL-101(Fe)@PVC composite and investigation of its behavior in carbon dioxide adsorption

6/24/2025 12:00:00 AM

The use of fossil fuels as the primary source of global energy has led to an alarming increase in the concentration of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere. For this reason, metal-organic frameworks (MOFs) are combined with polymers to achieve desired properties and increasing the carbon dioxide absorption capacity. Polymeric materials provide excellent solubility and mechanical properties for solid adsorbents such as powder and crystalline MOFs, and they are also useful for solving the problem of decreasing performance of MOFs in wet conditions. In this research, MIL-101(Fe) was first synthesized with FeCl3 metal salt and Terephthalic acid ligand by solvothermal method and after adding it to polyvinyl chloride (PVC) polymer solution, MIL-101(Fe)@PVC core-shell structure with different polymer percentages (10, 20 and 30%) was formed. The results of the characterization tests such as XRD, SEM, TEM, FTIR, BET and TGA showed a successful synthesis. Then the synthesized samples were tested for carbon dioxide gas adsorption and MIL-101(Fe)@PVC10% composite with 8.73 mmol/g maximum adsorption capacity of carbon dioxide and high cyclic efficiency showed the best adsorption. Also, the BET analysis for as synthesized MIL-101(Fe) and MIL-101(Fe)@PVC10% was 834.45 and 1419.6 m2/g, respectively which indicates a significant increase in the surface area after the composite preparation process.

چارچوب فلز-آلي , MIL-101(Fe) , پلي وينيل كلريد , كامپوزيت , كربن دي اكسيد , جذب گاز

Metal-organic framework , MIL-101(Fe) , Polyvinyl chloride , composite , carbon dioxide , Gas Adsorption

Mediya Jarahi

Dr. Faranak Manteghi