新型MOFs@γ-Al2O3色譜固定相材料的制備及其對(duì)H2-D2的分離性能研究.pdf

1、氣相色譜法分離氫同位素H2/D2目前仍存在使用長(zhǎng)色譜柱、分離時(shí)間長(zhǎng)、分離度低等缺陷，因此有必要對(duì)H2/D2色譜分離進(jìn)行繼續(xù)研究。氣相色譜法的關(guān)鍵在于色譜固定相的選擇。而金屬-有機(jī)骨架化合物(MOFs)因其在液氮溫度下對(duì)H2/D2具有較高的分離選擇性，因此我們通過化學(xué)方法將MOFs化合物負(fù)載到傳統(tǒng)的氧化鋁載體上，制備了新型MOFs@γ-Al2O3復(fù)合物，并將其用作氣相色譜固定相材料對(duì)氫同位素H2/D2的分離性能進(jìn)行了研究。本論文的主要研究

2、成果如下:
　　(1)分別采用原位生長(zhǎng)法、層接層法和原位水熱生長(zhǎng)法成功將MOFs化合物CPL-1、HKUST-1和CPO-27-Co負(fù)載到γ-Al2O3顆粒上，形成復(fù)合物CPL-1@γ-Al2O3、 HKUST-1@γ-Al2O3和CPO-27-Co@γ-Al2O3。通過IR、ICP、XRD、SEM、EDS、TGA及N2吸脫附等溫線等表征手段對(duì)復(fù)合物材料進(jìn)行了表征。并研究討論了MOFs化合物CPL-1在γ-Al2O3顆粒上生長(zhǎng)的機(jī)

3、理。
　　(2)分別將復(fù)合物CPL-1@γ-Al2O3、HKUST-1@γ-Al2O3和CPO-27-Co@γ-Al2O3用作氣相色譜固定相材料，填充長(zhǎng)1.0 m內(nèi)徑為2.0mm的不銹鋼色譜柱，以He為載氣，在液氮溫度下，對(duì)H2/D2混合組分進(jìn)行分離。結(jié)果表明，HKUST-1@γ-Al2O3復(fù)合物作為色譜填充材料分離H2/D2的分離度為1.2，雖然未能實(shí)現(xiàn)完全分離，但比純的γ-Al2O3的分離效果好（分離度僅為0.607）。改變H

4、KUST-1的負(fù)載量對(duì)固定相的分離性能沒有明顯改善，載氣流速的變化對(duì)H2/D2的分離度也沒有明顯影響，載氣流速在30～150 mL· min-1范圍內(nèi)分離度均在1.2左右。而對(duì)于CPO-27-Co@γ-Al2O3固定相，由于CPO-27-Co對(duì)H2/D2具有較強(qiáng)的吸附能力，使得在較高載氣流速150 mL·min-1時(shí)色譜峰形仍拖尾嚴(yán)重，12 min時(shí)才出峰完全，且二組分峰重疊較大，分離度僅為0.85。而復(fù)合物材料CPL-1@γ-Al2O

5、3可實(shí)現(xiàn)H2/D2混合物的完全分離，其最佳分離度R可達(dá)1.8以上，大于基線分離的1.5。系統(tǒng)研究了CPL-1在γ-Al2O3上的負(fù)載量、載氣流速對(duì)H2/D2分離性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)CPL-1負(fù)載量為11.76wt.％，載氣流速為120 mL·min-1時(shí)，CPL-1@γ-Al2O3對(duì)H2/D2的分離性能最佳。在最佳色譜條件下，以CPL-1@γ-Al2O3為固定相對(duì)H2/D2混合組分的定量分析，各組分定量分析結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD