Supercritical Adsorption of Co2 on Porous Silica- Experiment and Simulation.pdf

1、本研究針對工業(yè)氣體混合物(特別是含CO2的混合物)的分離,也針對多孔材料中催化劑或香精香料的高壓負載,從實驗和分子模擬兩個層次研究高壓CO2在二氧化硅材料(自己合成的Si-TEOS和工業(yè)產(chǎn)品Si-ZC305)上的吸附等溫線,以便更好地理解自制的多孔納米二氧化硅材料Si-TEOS的結(jié)構(gòu)、特性對其負載客體分子的影響和將來對材料的改進。
　　 為此,提出并建立了帶有高壓石英彈簧裝置和測高儀的重量法,用以研究獲取CO2在二氧化硅材料上的

2、吸附等溫線。測得了40.3,51.2和60.3℃三個溫度下從低壓到高壓的CO2在Si-TEOS上的吸附等溫線,并與其在Si-ZC305上的進行比較。結(jié)果表明,吸附等溫線受壓力和溫度出影響趨勢合理(同文獻報到相關(guān)數(shù)據(jù)),且在研究范圍內(nèi),CO2在Si-TEOS上吸附最大值(13.9 mmol/g),遠大于其在Si-ZC305上的最大吸附值(8.0mmol/g)。用BET、熱重、XRD分析了Si-TEOS和Si-ZC305兩種產(chǎn)品,結(jié)果表明前

3、者的比表面積S=1137m2/g、孔容dV=3.12 cm3/g,而后者S=280.2 m2/g、dV=0.798cm3/g。熱分析和XRD結(jié)果用以分子模擬的前處理以及多孔材料模型的選擇。
　　 接下來,以巨正則系綜蒙托卡羅分子模擬研究CO2在二氧化硅材料上的吸附等溫線。研究在Dell Precision T7500工作站以Material Studio(MS)軟件進行。為了方便模擬,建立了兩個柱狀的二氧化硅材料物理模型(分別稱

4、為Si4 Pore和Si2 Pore),以變化孔數(shù)和孔徑進行討論。該兩種二氧化硅為無定形材料,其對應(yīng)的Connolly表面積計算分別為350.6m2/g和181.9 m2/g。模擬結(jié)果表明,CO2在Si_4_Pore材料上的模擬吸附等溫線對應(yīng)的吸附量隨溫度的升高而降低,這與實驗結(jié)果一致;對應(yīng)特定的物理模型,模擬的平均能量在不同恒定溫度下隨吸附量的增加而增加,隨溫度的升高而降低,這可用以解釋吸附等溫線的變化規(guī)律。在恒定溫度下(40.3℃)