稳定锆金属-有机骨架材料在乙烷/甲烷分离中的应用研究

"乙烷/甲烷在稳定锆金属-有机骨架材料中的吸附与分离性能研究" 在石油化工领域，乙烷和甲烷是两种至关重要的组分，它们在生产过程中的有效分离对于提升工艺效率和经济效益有着决定性的影响。金属-有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）作为一种新兴的多孔材料，因其高度的功能可调性和优异的气体吸附与分离性能，近年来受到了广泛的关注。这篇由黄宏亮、刘大欢等人发表的论文深入探讨了稳定锆基MOFs在乙烷和甲烷吸附与分离方面的特性。 作者通过溶剂热合成法，制备了一系列具有相似拓扑结构但有机配体不同的稳定Zr-MOF材料。实验结果显示，材料的孔径大小和比表面积对C2H6（乙烷）的吸附容量有着显著影响。Zr-BPDC由于其较大的孔径和高比表面积，显示出较高的乙烷吸附能力，并且在常温常压下吸附并未饱和。相反，Zr-FUM因孔径较小、比表面积较低，其C2H6吸附量最小，且趋于饱和。这表明，MOF的孔隙结构对气体吸附行为起着决定性作用。 此外，研究还发现，尽管Zr-FUM的吸附容量较低，但由于其小孔结构，它在C2H6/CH4（乙烷/甲烷）分离选择性上表现出色，这强调了孔径大小在材料分离性能上的重要性。这一发现为设计和合成具有更高分离效率的MOF材料提供了理论依据。 论文还指出，这些研究结果对化工领域的材料设计有重要指导意义，特别是在开发新型高效的分离材料时，可以通过调控MOF的孔结构来优化乙烷和甲烷的分离性能，从而提升石油化工过程的效率。 关键词：化学工程；金属-有机骨架材料；锆；分离；甲烷；乙烷 中图分类号：TQ028.1 总结：这篇论文详细探讨了稳定锆基MOFs在乙烷和甲烷吸附与分离中的性能，揭示了孔隙结构对材料吸附和分离性能的关键影响，为未来开发高性能的气体分离材料提供了理论支持和实验基础。