劉克峰, 任丹妮, 孫　輝, 沈本賢, 劉紀(jì)昌

(華東理工大學(xué)石油加工研究所, 上海 200237)

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ZIF-8的合成、 表征及正己烷吸附性能

劉克峰, 任丹妮, 孫輝, 沈本賢, 劉紀(jì)昌

(華東理工大學(xué)石油加工研究所, 上海 200237)

以甲醇為溶劑, 硝酸鋅六水合物為鋅源, 2-甲基咪唑?yàn)橛袡C(jī)配體, 通過(guò)溶劑熱法合成了金屬有機(jī)骨架材料ZIF-8; 采用X射線(xiàn)衍射(XRD)、 氮?dú)馕健?熱重-差熱分析(TG-DSC)和掃描電子顯微鏡(SEM)等方法對(duì)ZIF-8樣品進(jìn)行了表征; 研究了正己烷在ZIF-8上的液相吸附動(dòng)力學(xué)和動(dòng)態(tài)選擇性吸附性能. 結(jié)果表明, 合成的ZIF-8晶體具有方鈉石結(jié)構(gòu), 結(jié)晶度較高, 孔結(jié)構(gòu)主要為0.37～1.10 nm的微孔, BET比表面積為1836 m2/g, 孔體積為0.65 cm3/g. TG-DSC和高溫原位XRD分析結(jié)果表明, 合成的ZIF-8具有良好的熱穩(wěn)定性能. 283～313 K時(shí), 正己烷在ZIF-8上液相吸附的擴(kuò)散系數(shù)為(2.53～8.88)×10-12cm2/s, 擴(kuò)散活化能為31.11 kJ/mol; 308 K時(shí), ZIF-8對(duì)正己烷的動(dòng)態(tài)飽和吸附量為187.3 mg/g, 由吸附穿透曲線(xiàn)計(jì)算得出Thomas速率常數(shù)為2.17×10-3mL·min-1·mg-1. 與5A分子篩相比, ZIF-8對(duì)正己烷的吸附容量高出約1倍, 液相吸附表觀擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)高出約70%.

ZIF-8; 正己烷; 吸附動(dòng)力學(xué); 吸附容量; 動(dòng)態(tài)吸附

基于分子管理的吸附分離工藝[1,2], 通過(guò)將石腦油中的正構(gòu)烷烴高效分離, 針對(duì)烴類(lèi)分子轉(zhuǎn)化規(guī)律的不同, 在分子尺度上實(shí)現(xiàn)了石腦油中同族分子的定向配置和高效轉(zhuǎn)化, 顯著提高了石腦油的綜合利用效率. 目前, 工藝所使用的吸附劑主要為5A分子篩[3], 由于受A型分子篩α籠吸附容量的制約, 尤其是采用有黏結(jié)劑分子篩吸附劑時(shí), 吸附/脫附操作切換頻繁, 同時(shí)受正構(gòu)烷烴在分子篩微孔內(nèi)擴(kuò)散速率的影響, 限制了吸附床層利用效率的提高[4].

金屬-有機(jī)骨架材料(Metal-organic frameworks, MOFs)是一類(lèi)由金屬中心與有機(jī)配體通過(guò)共價(jià)鍵或離子-共價(jià)鍵連接構(gòu)筑的具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米多孔材料[5,6]. 與沸石分子篩等無(wú)機(jī)多孔材料相比, MOFs具有孔隙率高、 比表面積大且結(jié)構(gòu)可調(diào)控等優(yōu)點(diǎn), 因而成為新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿之一[6,7]. 而作為MOFs材料的一個(gè)子類(lèi), 沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料(Zeolitic imidazolate frameworks, ZIFs)是由Zn2+, Co2+等金屬離子和咪唑或咪唑衍生物配體在有機(jī)溶劑中合成的一種具有沸石結(jié)構(gòu)的金屬-有機(jī)骨架材料, 其中的ZIF-8首先由陳小明課題組合成并命名為MAF-4[8], 后經(jīng)Yaghi課題組進(jìn)一步系統(tǒng)研究并正式命名為ZIF-8[9], 因其具有熱穩(wěn)定性、 化學(xué)穩(wěn)定性和吸附-脫附性能等方面的諸多優(yōu)勢(shì)[10,11], 在氣體儲(chǔ)存[12]、 分離[13]和催化[14]等領(lǐng)域的相關(guān)研究工作已被廣泛開(kāi)展. Bárcia等[15]和Peralta等[16]分別在小型固定床吸附器上研究了MOF-1和ZIF-8等金屬-有機(jī)骨架結(jié)構(gòu)對(duì)正己烷和具有不同支鏈的異構(gòu)烷烴構(gòu)成的二元混合物體系的選擇性吸附分離效果. Zhang等[17]則研究了ZIF-8對(duì)正戊烷/異戊烷的吸附分離性能.

本文采用溶劑熱法制備ZIF-8, 采用XRD、 氮?dú)馕健?TG-DSC和SEM等方法對(duì)合成的ZIF-8進(jìn)行表征, 進(jìn)而以石腦油中所含主要正構(gòu)烷烴組分正己烷為對(duì)象, 研究正己烷在ZIF-8上的吸附平衡和動(dòng)力學(xué)特性, 以及正己烷/環(huán)己烷混合物在ZIF-8固定床上的動(dòng)態(tài)選擇性吸附分離性能, 以期為基于新型材料ZIF-8為吸附劑的石腦油中正構(gòu)烷烴吸附分離工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ).

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑

六水合硝酸鋅[Zn(NO3)2·6H2O, 分析純, 上海泰坦科技股份有限公司]; 2-甲基咪唑[C4H6N2, 純度99.9%, 雅邦化工(上海)有限公司]; 甲酸鈉(HCOONa, 分析純, 上海泰坦科技股份有限公司); 甲醇(CH3OH, 分析純, 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司); 5A分子篩參照文獻(xiàn)[18]方法自制.

1.2ZIF-8的制備

[19]方法制備ZIF-8. 依次稱(chēng)取一定量的2-甲基咪唑、 硝酸鋅六水合物和無(wú)水甲酸鈉溶于一定體積的甲醇中, 將混合溶液轉(zhuǎn)移到超聲池中超聲溶解至澄清, 然后轉(zhuǎn)移至內(nèi)襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中. 恒溫下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間, 過(guò)濾并于150 ℃下真空干燥3 h后, 得到ZIF-8樣品, 置于干燥器中備用.

1.3表征測(cè)試

XRD表征采用日本理學(xué)公司D/max 2550型X射線(xiàn)衍射儀, CuKα射線(xiàn), 管電壓40 kV, 管電流100 mA, 掃描范圍2θ=3°～45°, 掃描速率10°/min, 步長(zhǎng)0.01°. 高溫原位XRD分析在氧氣氛下進(jìn)行, 氧氣流速20 mL/min, 樣品在原位池中以10 ℃/min的速率升溫至850 K, 并在該溫度下進(jìn)行XRD掃描.

樣品的孔結(jié)構(gòu)利用貝士德儀器科技(北京)有限公司3H-2000 PM1型物理吸附儀采用氮?dú)馕椒ㄟM(jìn)行測(cè)定. 將ZIF-8樣品于150 ℃下脫氣處理6 h后, 在77 K和氮?dú)庀鄬?duì)壓力p/p0=10-6～1的范圍內(nèi)進(jìn)行吸附, 測(cè)得樣品的吸附等溫線(xiàn)后采用BET方法計(jì)算比表面積, 采用DFT方法計(jì)算孔容和孔徑分布.

采用美國(guó)FEI公司NOVA NanoSEM 450型掃描電子顯微鏡對(duì)ZIF-8樣品的微觀形貌進(jìn)行分析. 樣品分析前均經(jīng)過(guò)噴鉑處理, 加速電壓為15 kV.

熱重-差熱掃描量熱(TG-DSC)分析在德國(guó)Netzsch STA 409 PC/PG型分析儀上進(jìn)行, 空氣氣氛, 氣體流速20 mL/min, 升溫速率10 ℃/min.

1.4混合溶液的配制及組成分析

配制正己烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為5%的正己烷/環(huán)己烷二元混合溶液, 以此為模型油研究ZIF-8對(duì)正構(gòu)烷烴的選擇性吸附性能. 模型油組成采用上海海欣色譜儀器有限公司GC-920型氣相色譜儀(配有FID檢測(cè)器)進(jìn)行分析. 色譜柱為高彈性石英毛細(xì)管色譜柱, 固定液為OV-101, 柱長(zhǎng)50 m, 內(nèi)徑0.2 mm. 分析條件: 柱箱溫度50 ℃, 分流比40∶1, 載氣為高純氮?dú)? 氣化室溫度200 ℃, 檢測(cè)器溫度200 ℃, 進(jìn)樣體積0.5 μL, 采用外標(biāo)法定量二元混合溶液中正己烷濃度.

1.5靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

一定溫度下, 向25 mL具塞磨口錐形瓶中加入約10 g的模擬油, 然后加入精確稱(chēng)量的0.5 g ZIF-8或分子篩樣品. 將混合液置于恒溫振蕩器中, 在200 r/min下間隔一定時(shí)間取樣分析液相正己烷濃度, 并根據(jù)下式計(jì)算吸附量Qt, 至吸附量達(dá)到恒定值, 得到該溫度下的靜態(tài)飽和吸附量Qm:

(1)

式中:Q(mg/g)為吸附量;w0和w分別為吸附前后模擬油中正己烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù);m1(g)為模擬油質(zhì)量;m2(g)為吸附劑(ZIF-8或5A分子篩)質(zhì)量.

1.6動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)在自制的固定床吸附柱中進(jìn)行. 將質(zhì)量約0.5 g的合成ZIF-8填入吸附柱內(nèi)(吸附柱直徑d=1.1 cm; 吸附劑裝填高度h=1.6 cm), 由恒壓平流泵將上述配制的模型油由上而下泵入吸附柱中, 間隔一定時(shí)間在出口處取樣, 分析其中正己烷含量, 至出口料液組成與原料相同時(shí)結(jié)束. 由所得數(shù)據(jù)繪制出流出液中正己烷濃度隨進(jìn)料時(shí)間的變化曲線(xiàn), 即吸附穿透曲線(xiàn).

2　結(jié)果與討論

2.1XRD表征

Fig.1　　　　Experimental and simulated XRD patterns of ZIF-8a. Simulated pattern; b. experimental pattern; c. high-temperature in situ sample.

ZIF-8樣品的XRD分析結(jié)果如圖1譜線(xiàn)b所示, 其與根據(jù)ZIF-8理論結(jié)構(gòu)模擬得到的譜圖(圖1譜線(xiàn)a)吻合, 表明合成的樣品為單一相的ZIF-8晶體骨架結(jié)構(gòu), 結(jié)晶度較好.

2.2孔結(jié)構(gòu)分析

ZIF-8樣品的N2吸附-脫附等溫線(xiàn)和微孔孔徑分布結(jié)果如圖2所示. 從圖2(A)可知, ZIF-8的N2吸附-脫附等溫線(xiàn)為Ⅰ型等溫線(xiàn), 無(wú)滯后環(huán), 表明其具有典型的微孔結(jié)構(gòu), 不含介孔; 由圖2(B)可知, ZIF-8具有多級(jí)微孔結(jié)構(gòu), 孔徑主要分布在0.37～1.10 nm, 且主要為0.4～0.7 nm和0.75～1.0 nm 2種微孔. BET比表面積為1836 m2/g, 孔體積為0.65 cm3/g, 屬于文獻(xiàn)[10,11,20～23]報(bào)道中的較高值.

Fig.2　　　　N2 adsorption-desorption isotherms(A) and micropore size distribution(B) of ZIF-8

2.3SEM表征

圖3為ZIF-8樣品的掃描電子顯微鏡照片. 可見(jiàn), 合成的ZIF-8晶體具有規(guī)則的十二面體方鈉石結(jié)構(gòu)[11]. 選取樣品不同位置的2張SEM照片, 對(duì)其中的約50～100個(gè)晶體顆粒尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 得到樣品的晶體尺寸范圍為0.5～4.5 μm, 平均晶粒尺寸約為3.0 μm.

Fig.3　　　　SEM images of ZIF-8 with different magnifications

2.4TG-DSC分析

Fig.4　　　　TG-DSC curves of ZIF-8

ZIF-8樣品的TG-DSC分析結(jié)果如圖4所示, 由DSC曲線(xiàn)可見(jiàn), ZIF-8樣品的初始失重溫度在約620 K, 在溫度不高于620 K時(shí), 樣品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定. 隨著溫度的升高, TG曲線(xiàn)出現(xiàn)2個(gè)明顯的失重階段, 分別發(fā)生在620～730 K和730～850 K的溫度范圍內(nèi), 對(duì)應(yīng)的失重約為33.10%和31.42%. 該失重是因?yàn)閆IF-8骨架中有機(jī)配體在氧氣氛圍中不同的溫度下被分階段氧化除去, 當(dāng)溫度升高至850 K以上時(shí), 樣品質(zhì)量不再發(fā)生變化, 最終的樣品質(zhì)量占初始ZIF-8樣品的35.48%.

采用氧氣氣氛, 在850 K下ZIF-8樣品的高溫原位XRD分析結(jié)果如圖1譜線(xiàn)c所示, 可見(jiàn)ZIF-8的特征峰均消失, 表明晶體骨架結(jié)構(gòu)被破壞, 同時(shí)樣品譜圖中出現(xiàn)了ZnO的3個(gè)特征峰, 表明ZIF-8樣品高溫氧化后的產(chǎn)物為ZnO. 根據(jù)理論的化學(xué)組成計(jì)算得到ZIF-8結(jié)構(gòu)中ZnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.8%, 這與TG分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符, 同時(shí)也與高溫原位XRD的分析結(jié)果一致. 由此可見(jiàn)ZIF-8樣品具有較高的晶體純度, 樣品中不含溶劑或未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物, 同時(shí)作為溶劑的甲醇亦并未進(jìn)入到ZIF-8骨架結(jié)構(gòu)中, 這與文獻(xiàn)[24,25]報(bào)道一致.

2.5吸附動(dòng)力學(xué)

Fig.5　　　　Adsorption rate curves of n-hexane on ZIF-8Qt/Qm: adsorption equilibrium approaching degree. The solid lines represent fitting results.

圖5示出了吸附溫度為283, 298和313 K時(shí), 模型油中正己烷在ZIF-8上的吸附速率曲線(xiàn), 正己烷初始質(zhì)量濃度為4.7%. 比較不同溫度下的吸附速率曲線(xiàn)可知, 在吸附開(kāi)始后的前20 min內(nèi), 正己烷在ZIF-8上的吸附量隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速增大, 根據(jù)吸附溫度的不同, 各體系在不同時(shí)間達(dá)到吸附平衡. 溫度越高, 達(dá)到吸附平衡的時(shí)間越短, 即吸附速率越快. 溫度為283, 298和313 K時(shí)達(dá)到靜態(tài)吸附飽和的時(shí)間分別約為80, 40和20 min. 對(duì)比不同溫度下的靜態(tài)飽和吸附量可知, 隨著吸附溫度的升高, 吸附量下降. 298 K時(shí), 正己烷在ZIF-8上的靜態(tài)飽和吸附量為224.2 mg/g; 相同條件下, 5A分子篩對(duì)正己烷的靜態(tài)飽和吸附量為118.3 mg/g, 可見(jiàn)ZIF-8對(duì)正己烷的吸附量比5A分子篩高出約1倍, 在吸附容量上具有明顯優(yōu)勢(shì). 這主要是因?yàn)閆IF-8具有更大的孔容, 單位晶胞可以容納更多正構(gòu)烷烴分子, 因此單位重量的樣品吸附容量更高.

擴(kuò)散速率是表征吸附質(zhì)分子在吸附劑內(nèi)部擴(kuò)散快慢的參數(shù), 可以根據(jù)Fick第二定律計(jì)算得到. 當(dāng)吸附劑顆?？山魄蛐翁幚頃r(shí), 忽略吸附過(guò)程中的溫度梯度. 顆粒內(nèi)部分子的濃度隨時(shí)間的變化可以用下式的吸附動(dòng)力學(xué)模型描述[26]:

(2)

式中:D/r2(s-1)為吸附質(zhì)分子在晶體顆粒內(nèi)的表觀擴(kuò)散時(shí)間常數(shù);r(cm)為顆粒半徑(對(duì)于微孔擴(kuò)散控制r為晶體半徑rc; 對(duì)于大孔擴(kuò)散控制r為吸附劑顆粒半徑rp);D(cm2/s)為擴(kuò)散系數(shù);t(s)為吸附時(shí)間;Qt和Qm(mg/g)分別為t時(shí)刻及吸附達(dá)平衡時(shí)正己烷的吸附量.

為便于擬合, 可進(jìn)一步取式(2)的等式右邊指數(shù)項(xiàng)的前3項(xiàng), 得到下式所示簡(jiǎn)化的吸附動(dòng)力學(xué)模型:

(3)

采用式(3)的模型對(duì)吸附速率曲線(xiàn)進(jìn)行擬合, 擬合得到不同溫度下的吸附速率曲線(xiàn)如圖5中實(shí)線(xiàn)所示, 可見(jiàn)擬合效果較好,R2均在0.95以上. 計(jì)算得到的表觀擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)列于表1. 由表1中吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果可知, 溫度越高, 正己烷在ZIF-8上的表觀擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)D/r2和擴(kuò)散系數(shù)D越大, 這解釋了溫度越高, 吸附速率越快的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象. 當(dāng)吸附溫度為283～313 K時(shí), 正己烷在ZIF-8上的吸附擴(kuò)散系數(shù)為(2.53～8.88)×10-12cm2/s. 研究[27]表明, 在相同的液相吸附條件下, 293 K時(shí)正己烷在無(wú)黏結(jié)劑5A分子篩上的液相吸附表觀擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)為1.48×10-4s-1. 比較可知, 正己烷在ZIF-8上的表觀擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)比5A分子篩高出約70%.

Table 1　　　　Kinetics parameters for adsorption of n-hexane on ZIF-8

吸附擴(kuò)散活化能可根據(jù)不同溫度下的擴(kuò)散系數(shù)由下式所示的Arrhenius方程[28]計(jì)算:

(4)

式中:D0為指前因子, cm2/s;E為擴(kuò)散活化能, kJ/mol;R為氣體常數(shù), 8.314 J·mol-1·K-1. 計(jì)算得到的擴(kuò)散活化能為31.11 kJ/mol.

2.6動(dòng)態(tài)吸附性能

Fig.6　Adsorption breakthrough curve of n-hexane on a fixed bed filled with ZIF-8 The solid line represents fitting breakthrough curve.

圖6為308 K下正己烷在ZIF-8床層上的吸附穿透曲線(xiàn), 模型油原料中正己烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.7%, 模型油密度為0.7685 g/mL. 由圖6可知, 吸附初始階段, 正己烷濃度接近0, 吸附時(shí)間為50 min時(shí), 吸余油中正己烷含量為0.11%, 繼續(xù)進(jìn)料, 正己烷濃度開(kāi)始增加, 表明床層開(kāi)始穿透, 至136 min時(shí)吸余油中正己烷濃度與原料接近, 表明床層達(dá)到動(dòng)態(tài)吸附飽和.

實(shí)驗(yàn)得到的吸附穿透曲線(xiàn)可采用下式所示的Thomas模型[29]進(jìn)行擬合:

(5)

式中:Kth(mL·min-1·mg-1)為T(mén)homas速率常數(shù);q0(mg/g)為單位質(zhì)量吸附劑的動(dòng)態(tài)飽和吸附量;υ(mL/min)為流速;t(min)為吸附時(shí)間;c0(mg/mL)為進(jìn)料中正己烷濃度;ct(mg/mL)為t時(shí)刻流出液中正己烷濃度;m(g)為吸附柱中吸附劑裝填量. 本文中m=0.5 g,υ= 0.03 mL/min,Kth=2.17×10-3mL·min-1·mg-1,q0=187.3 mg/g, 吸附穿透時(shí)間t1=49 min, 吸附飽和時(shí)間t2=124 min.

正己烷在ZIF-8床層上的吸附穿透曲線(xiàn)擬合結(jié)果如圖6中實(shí)線(xiàn)所示. 由擬合結(jié)果可知, Thomas速率常數(shù)Kth(2.17×10-3mL·min-1·mg-1)和動(dòng)態(tài)飽和吸附量q0(187.3 mg/g)均高于文獻(xiàn)[16]中報(bào)道的ZIF-8在398 K及13.3 kPa條件下分別對(duì)正己烷/3-甲基戊烷、 正己烷/2,2-二甲基丁烷氣相二元混合物中正己烷的動(dòng)態(tài)飽和吸附量(分別為138.7和153.4 mg/g). 取ct/c0=5%時(shí)為穿透點(diǎn), 95%時(shí)為飽和點(diǎn), 計(jì)算得到穿透時(shí)間t1為49 min, 床層達(dá)到動(dòng)態(tài)吸附飽和時(shí)間t2為124 min. 擬合得到正己烷在ZIF-8床層上動(dòng)態(tài)吸附的Thomas模型:

(6)

3　結(jié)　　論

采用溶劑熱法制備了具有較高結(jié)晶度的ZIF-8, 晶體具有規(guī)則十二面體的方鈉石結(jié)構(gòu)并具有多級(jí)微孔結(jié)構(gòu). TG-DSC和高溫原位XRD分析結(jié)果表明, ZIF-8的熱穩(wěn)定性能良好, 在溫度不高于620 K時(shí), 其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定. 正己烷在ZIF-8上的吸附速率隨著溫度升高而加快, 與5A分子篩相比, 合成ZIF-8的正己烷吸附容量高出約1倍, 液相吸附表觀擴(kuò)散時(shí)間常數(shù)高出約70%, 在吸附容量和吸附速率上均具有明顯優(yōu)勢(shì). 動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 溫度308 K時(shí), 模型油中正己烷在ZIF-8吸附床層上的Thomas模型為ct/c0=1/[exp(6.7864-0.07838t)+1], Thomas速率常數(shù)Kth=2.17×10-3mL·min-1·mg-1, 動(dòng)態(tài)飽和吸附量q0=187.3 mg/g.

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(Ed.: V, Z, K)

? Supported by the Natural Science Foundation of Shanghai, China(No.16ZR1408100).

Synthesis, Characterization andn-Hexane Adsorption Performance of ZIF-8?

LIU Kefeng, REN Danni, SUN Hui*, SHEN Benxian, LIU Jichang

(PetroleumProcessingResearchCenter,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China)

The zeolitic imidazolate framework ZIF-8 was synthesized through a solvothermal process employing methanol as the solvent, zinc nitrate hexahydrate and 2-methylimidazole as zinc source and organic ligand, respectively. The products were characterized by means of XRD, N2adsorption, TG-DSC and SEM. In addition, selective adsorption performance forn-hexane on ZIF-8 was investigated. It is indicated that synthesized ZIF-8 has the sodalite crystal structure and a high crystallinity. From the N2adsorption results, ZIF-8 product has a pore size range of 0.4—1.1 nm, BET specific surface area of 1836 m2/g and pore volume of 0.65 cm3/g. Both TG-DSC and high-temperatureinsituXRD analyses suggest its excellent thermal stability. As the temperature increases from 283 to 313 K, the diffusion coefficient forn-hexane adsorption on ZIF-8 varies from 2.53×10-12to 8.88×10-12cm2/s and diffusion activation energy is evaluated to be 31.11 kJ/mol. At 308 K, the dynamic adsorption capacity and Thomas adsorption rate constant forn-hexane on ZIF-8 are 187.3 mg/g and 2.17×10-3mL·min-1·mg-1, respectively. As compared to 5A molecule sieve, ZIF-8 displays around 100% higher adsorption capacity and almost 70% faster diffusion rate.

ZIF-8;n-Hexane; Adsorption kinetics; Adsorption capacity; Dynamic adsorption

10.7503/cjcu20160263

2016-04-20. 網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2016-09-18.

上海市自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào): 16ZR1408100)資助.

O647

A

聯(lián)系人簡(jiǎn)介: 孫輝, 男, 博士, 副教授, 主要從事高性能多孔材料的合成及吸附性能研究. E-mail: sunhui@ecust.edu.cn