MIL-101多孔材料对CH4/CO2吸附相平衡与选择性的研究

"华南理工大学学报(自然科学版)2013年12月刊的一篇文章，探讨了CH4/CO2在MIL-101多孔材料上的吸附相平衡和选择性。" 本文详细研究了CH4（甲烷）和CO2（二氧化碳）在MIL-101多孔材料上的吸附行为。MIL-101是一种具有高比表面积和优异吸附性能的金属有机骨架材料。研究人员通过重量法测量了在不同温度（298、303、308、313K）下这两种气体在MIL-101上的吸附等温线，这是理解吸附过程的关键数据。 实验结果显示，在298K和2500kPa的条件下，CO2在MIL-101上的吸附量达到14.51mmol/g，这个数值显著高于商业活性炭、沸石和分子筛对CO2的吸附能力，显示出MIL-101在CO2吸附方面的优越性能。这可能归因于MIL-101的独特孔隙结构和表面性质，使其能更有效地捕获CO2分子。 此外，研究还估计了MIL-101对CH4和CO2的等量吸附热，即每吸附一个分子所需的能量，范围在19.3至25.5kJ/mol之间。较高的吸附热值表明，CO2与MIL-101之间的相互作用比CH4更强，这也是CO2吸附选择性高的原因。 利用DL-IAST（Double-Langmuir Ideal Adsorbed Solution Theory，双朗格缪尔理想吸附溶液理论）模型，研究者计算了不同温度下CH4/CO2混合气体中各组分的吸附分量，进一步分析了CO2的吸附选择性。在298K和250kPa时，MIL-101对CO2的吸附选择性指数为5.6，意味着在相同条件下，MIL-101优先吸附CO2。然而，随着压力的增加，CO2的吸附选择性会逐渐降低；而当混合气体中CO2的浓度下降时，其吸附选择性则会上升。 这项研究对于理解和优化MIL-101在温室气体捕获，尤其是CO2捕获和储存的应用具有重要意义。在生物质能源如沼气的处理中，有效分离和捕获甲烷和二氧化碳是提高能源利用率和减少温室气体排放的关键步骤。MIL-101的出色性能为这一领域提供了新的材料选择。 关键词涉及：甲烷，二氧化碳，MIL-101多孔材料，理想吸附溶液理论，吸附选择性，吸附等温线。这些关键词揭示了研究的核心内容，即通过科学方法评估新型多孔材料在气体吸附中的潜力，以实现更高效、环保的气体处理技术。