新型醛类VOCs高吸附容量的Amine@MOFs材料的研制及其吸附机理研究

Aldehydes VOCs pollution has caused great threat to human health and ecological environment (especially, the atmospheric environment), thus, its pollution control is urgently needed. To solve this problem, this project is proposed to study the preparation of new Amine@MOFs adsorption materials with high aldehydes VOCs uptake via post-synthetic modification. The major contents of the project involve the synthesis of new Amine@MOFs adsorbent with high selective adsorption and high uptake toward aldehydes VOCs, and the adsorption mechanism of aldehydes VOCs on the newly prepared adsorbent. Theoretically, the effect of the combination interactions between pore structures and surface chemistry of the Amine@MOFs adsorption materials on its adsorption/ desorption performance toward aldehydes VOCs will be investigated. Technically, the surface modification of the selected MOFs will be done using organic amines via post-synthetic modification, and the surface of the MOFs will the grafted with different contents of –NH2 groups. Therefore, the preparation of Amine@MOFs with high adsorption capacities and selectivities toward aldehydes VOCs will be studied, and a new aldehydes VOCs pollution control technology using this newly synthesized adsorption materials will be developed. This project is proposed to supply new theory, adsorption materials and practical supporting technology for the aldehydes VOCs pollution control. The whole study has great scientific value and important applications.

醛类VOCs污染已对人类健康和生态环境（尤其是大气环境）产生日益严重的危害，其污染治理迫在眉睫。针对此问题，本项目提出研制对醛类VOCs具有高吸附容量的新型Amine@MOFs材料。主要内容包括：研究对醛类VOCs具有高选择性吸附和高吸附容量新型Amine@MOFs材料的制备及醛类VOCs在Amine@MOFs材料上的吸附作用机理。从理论层面上，研究新型Amine@MOFs材料孔结构和表面化学性质的协同作用对醛类VOCs吸附/脱附性能的影响规律；从技术层面上，研究采用有机胺对MOFs材料进行后改性工艺，使其表面负载不同的氨基功能团，研制出对醛类VOCs具有高吸附容量和选择性的新型Amine@MOFs材料，发展形成一种以此新型吸附材料为核心的醛类VOCs污染治理新技术。为能从应用层面上治理醛类VOCs环境污染问题，提供新的理论、吸附材料和应用技术基础。项目研究具有重要的科学价值和实际意义。

醛类VOCs污染已对人类健康和生态环境（尤其是大气环境）产生日益严重的危害，其污染治理迫在眉睫。针对此问题，本项目提出研制对醛类VOCs具有高吸附容量的新型Amine@MOFs材料。主要内容包括：研究对丁醛和丙醛具有高选择性吸附和高吸附容量新型Amine@MIL-101材料的制备及丁醛和丙醛在Amine@MIL-101材料上的吸附作用机理。研究发现：在极低压力条件下（p/p0<0.03），改性后的MA@MIL-101、ED@MIL-101和MMEN@MIL-101对丙醛的吸附容量均小于原始的MIL-101材料，但当相对压力大于0.03时，它们对丙醛的吸附容量均明显提高，对丙醛的吸附容量遵循如下顺序：ED@MIL-101>MMEN@MIL-101>MA@MIL-101>MIL-101。此外，这些材料对丁醛的吸附容量遵循同样的规律，当相对压力低于0.07时，MIL-101对丁醛的吸附容量最高。而当相对压力高于0.07后，改性后材料对丁醛的吸附容量急剧上升，呈现如下规律:MA@MIL-101>MMEN@MIL-101>ED@MIL-101>MIL-101。采用IAST模型计算了四种材料对丁醛和丙醛的吸附选择性。当丁醛和丙醛等摩尔混合时，MIL-101材料对其选择性最大，可以达到17。其次是MA@MIL-101。本研究从理论层面上，研究系列Amine@MIL-101材料孔结构和表面化学性质的协同作用对丁醛和丙醛吸附/脱附性能的影响规律；从技术层面上，研究采用有机胺对MOFs材料进行后改性工艺，使其表面负载不同的氨基功能团，研制出对醛类VOCs具有高吸附容量的新型Amine@MIL-101材料，为能从应用层面上治理丁醛和丙醛类VOCs环境污染问题，提供新的理论、吸附材料和应用技术基础。项目研究具有重要的科学价值和实际意义。..