探索离子液体构成对基于ZIF的支持离子液相吸附剂的选择性CO2捕获的影响
Charitomeni M Veziri1, George V Theodorakopoulos1,2, Konstantinos G Beltsios2
1National Center for Scientific Research "Demokritos", Institute of Nanoscience and Nanotechnology, 15341 Agia Paraskevi, Greece.
支持的离子液相吸附剂 (SILP) 显示由于ZIF上的离子液 (IL) 层而降低了CO2吸附能力. 这种IL层阻碍了N2的访问,影响了整体性能和选择性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 吸附科学 吸附科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 支持的离子液相吸附剂 (SILP) 将离子液体 (IL) 纳入固体矩阵中,例如用于气体吸附的氧化胺酸框架 (ZIF).
- 之前的研究表明,由于在ZIF中结合IL,SILP中增加了CO2吸附和选择性,假设完全填充孔隙.
研究的目的:
- 通过使用ZIF-8,ZIF-69和ZIF-70与不同的ILs来研究SILP的CO2吸附能力和CO2/N2选择性.
- 为了澄清ILs在ZIF中的作用,并挑战SILP中完全孔隙填充的假设.
主要方法:
- 合成和描述具有不同ZIF矩阵的SILP和含有三甲 (TCM) 离子的基于伊米达的IL.
- 对二氧化碳吸附和二氧化碳2/N2选择性的实验研究.
- 理论预测与N2孔径分析的整合,以了解ZIF孔内的IL分布.
主要成果:
- 2孔径测量和理论分析表明,ILs在ZIF晶体的外表面形成了一层薄层,而不是完全填满毛孔.
- 这个IL层作为N2的屏障,导致IL阶段和可访问的ZIF孔的平均吸附性测量.
- SILP的二氧化碳吸附能力低于理想的ZIF/IL混合物,原因是孔隙难以进入,并且IL层掩盖了活性部位. 只有当ZIF孔完全被ILs所占据时,CO2/N2选择性才能得到改善.
结论:
- 在SILP中完全填充IL孔的假设是不准确的; ZIF表面的IL层更具代表性.
- 这种IL层显著影响气体吸附行为,减少总体CO2容量并影响选择性.
- 准确解释SILP性能需要考虑IL在固体矩阵中的物理状态和分布.
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