金属-有机骨架材料MOF-5合成及CO2吸附性能研究(9)
7 -吸附管；8-样品；9-恒温水浴锅；10 -气相色谱仪；11-采样器；12-电脑
1）吸附前的准备工作
把待测的样品装入吸附管，连到气体管路上并用硅橡胶进行密封，放置12h。把水浴锅的温度调到99℃左右然后连接氮气通道进行氮气吹扫30min。
2）吸附过程
N2和CO2从钢瓶通过流量器调节流量，然后在缓冲瓶进行混合。混合气的组成通过抽样进行气象色谱检测。当混合气的组成稳定不变时进行吸附并在线检测出口气体的组成。从出口气体组成数据画出吸附穿透曲线并计算出吸附量。
3）实验数据处理
采用气象色谱仪对吸附后混合气体组成进行检测，计算CO2的相对浓度（表2-6），画出CO2相对浓度与时间关系图（吸附穿透曲线）如图2-5所示：
表2-6 气相色谱实验数据处理
时间（min）
t CO2峰面积
A1 N2峰面积
A2 CO2浓度
C=A1/A2 CO2相对浓度
X=C/C0
0 0 7.35 0 0
0.5 0 7.39 0 0
1 0 7.36 0 0
1.5 0 7.35 0 0
2 1.17 6.95 0.1683 0.3125
2.5 1.74 6.30 0.2762 0.8741
3.0 2.13 6.80 0.3132 0.9788
… … … … …
图2-5 CO2吸附穿透曲线示意图
在t时间内通过吸附剂的CO2总量N(mL)为：
N=t l C0
其中: l—混合气体流量（mL/min） t—时间（min）
C0—混合气初始浓度（%）
在t时间内未被吸附的CO2的量N’(mL)为:
N’= =C0
其中： C—t 时出来气体中CO2浓度（%）
X—t 时出来气体中CO2相对浓度
在t时间内被吸附的CO2的量 （mL）为：
=N-N’吸附量（mmol/g）为：
= （mmol/g）
其中： m—吸附剂的量（g）
P—吸附压力（Pa）
T—吸附温度（K）
R—气体常数2.3 实验结果与讨论
2.3.1 合成温度的影响
2.3.1.1 XRD图分析
图2-6中分别示出在90℃、120℃、150℃合成出来的样品的X-射线衍射图（XRD图）。从图中可以看到M-90C 和M-150C的XRD图与文献中MOF-5 XRD图有很大的差别。M-120C的XRD图与文献中的MOF-5 XRD图较吻合。
M-90C样品的XRD图与文献[27]所报道的一种由锌离子和BDC晶化所产生的络合聚合物[Zn(BDC)(H2O)]n的XRD图相似。该络合聚合物是由长链的二文络合聚合物通过氢键的链接所构建的三文晶体结构，其晶体结构属于单斜晶系。
M-150C样品的XRD图出现的峰很少，且强度很低，峰很宽，说明该样品结晶度很差，不是MOF-5晶体。
M-120C样品的XRD图在2θ为6.90、9.70、13.80、15.40、19.40、20.70、22.60的位置均出现了特征衍射峰，且峰的强度也较大，说明该样品的结晶度很高。可以认为该样品为MOF-5晶体。