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本论文包含两个部分:MCM-41系列介孔材料气体吸附行为研究和三嵌段共聚高分子熔体的模拟。
介孔材料由于其规则均一的孔结构,大的比表面积,在吸附分离、催化、生物医药领域中显示出极大的应用潜力,受到了很高的关注。本文对于介孔材料的气体吸附行为进行了研究,重点讨论了介孔材料的性质、吸附气体的性质以及气体吸附操作条件对吸附特性的影响,为筛选具有优良选择性吸附性能的吸附剂和吸附操作条件提供理论参考。主要包括以下几部分内容:
介孔材料的性质对气体吸附行为的影响包括孔道结构和骨架结构两方面。其中孔道结构指比表面积、孔容、孔径与孔结构等性质。介孔材料的比表面积主要影响产生毛细凝聚前的低相对压力下的吸附,孔容主要影响气体毛细凝聚段的吸附,孔径和孔结构对吸附行为的影响比较复杂。在毛细凝聚前的表面吸附段,孔径越小,吸附质吸附层厚度越高。在毛细凝聚段,毛细凝聚开始点相对压力随着孔径的减小而减小,并且孔径越均一、结构越规则,则滞后环越窄,甚至消失。介孔材料可通过两种方式将改性元素引入骨架结构,一种是在合成介孔材料的过程中加入与骨架元素相似的金属离子,另一种是通过吸附浸渍的方法将金属离子铆接在已合成的介孔材料的孔壁上。结果表明Ti-Si介孔材料的气体吸附能力增强,并且第一种改性方法吸附效果更好。
吸附气体的性质对气体吸附行为的影响主要着重于分子动力学直径、分子的极性以及气体的饱和蒸汽压等性质的研究。气体分子的动力学直径越小,极性越大,饱和蒸汽压越低,越有利于该气体的吸附。
气体吸附操作条件压力变化对吸附行为的影响的研究表明,压力变化对等温线影响同时受介孔材料的性质和吸附气体性质的影响。在考察吸附操作温度范围内,随着温度升高介孔材料的吸附能力减弱。但在低相对压力下小范围温度的变化对等温线形状改变不大。因此在低相对压力下,通过某个温度下的吸附等温线的实验数据拟合得到了该过程的吸附等温线方程,通过该吸附等温线方程与其他温度点数据的关联验证了方程的普遍性,由此进一步可预测任意温度下的吸附等温线。
在对介孔材料气体吸附的行为研究基础上,提出了常温常压下吸附CO2的介孔材料模型,为合成具有优良选择性吸附CO2的的介孔材料提供了参考。
论文的第二部分对三嵌段共聚高分子熔体的性质进行了模拟。