【正文】 論：對(duì)于氮?dú)獾奈竭^(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)論同計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果能夠很好的吻合，但是，模擬過(guò)程中二氧化碳的吸附量多于實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其他的 MOFs 材料雖然也表現(xiàn)出了高的吸附二氧化碳?xì)怏w的性能 [25]，但是 ZIFs 材料具有更高的吸附能力和更高的選擇性，更適合于工業(yè)應(yīng)用。 除了氣體儲(chǔ)存性能， ZIFs 在其他方面也表現(xiàn)出了一些優(yōu)良的性能。ZIFs 材料雖然受到了科學(xué)界的熱捧，但是，其工業(yè)化應(yīng)用才剛剛開(kāi)始。比如：如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)；如何確定最佳的合成條件；如何將其吸附、脫附的特性應(yīng)用于實(shí)際；如何修飾其配體來(lái)滿足特定的實(shí)際要求等。自從 Yaghi 教授等設(shè)計(jì)并合成了沸石咪唑酯骨架材料（ Zeolitic Imidazolate Frameworks， ZIFs）以來(lái)，其兼具了傳統(tǒng) MOFs 和分子篩的優(yōu)點(diǎn)，并且水熱穩(wěn)定性良好，在有機(jī)溶劑中浸泡較長(zhǎng)時(shí)間也不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)塌陷 。通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)， 得出在 ZIF7材料的氣體吸附過(guò)程中，起主導(dǎo)作用的是被吸附物質(zhì)和苯環(huán)之間的反應(yīng)，這包括了旋轉(zhuǎn)門(mén)效應(yīng)以及選擇性吸附大小相近但是形狀不同的分子。 烴類(lèi)的分離，尤其是烷烴 /烯 烴、直鏈烴 /支鏈烴同分異構(gòu)體的分離，一直是石油化工和煤化工產(chǎn)品精制的一個(gè)重要課題。 Hartmann 等 [32]進(jìn)行了 Cu3[BTC]2分離異丁烷 /異丁烯的嘗試，異丁烯吸附容量較大，二者的吸附等溫線類(lèi)型不同，分離因子約為。 由于 ZIFs材料是粉末狀，其不能直接用于烴類(lèi)氣體的吸附過(guò)程，必須將其成型后方可使用。因此，本課題正是希望通過(guò)找到最佳的粘結(jié)劑、最佳的助劑以及最佳的成型壓力，希望能初步模擬出合適的工藝條件，為 ZIFs 材料的工業(yè)化應(yīng)用開(kāi)辟一條新的道路。 A. De Lucas[35]等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)考察了粘土類(lèi)無(wú)機(jī)粘合劑對(duì)分子篩催化性能的影響，得出如下結(jié)論：加入粘結(jié)劑 并且成型后，分子篩的催化性能呈下降的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)榧尤肓苏惩令?lèi)無(wú)機(jī)粘合劑后，破壞了分子篩的酸性位和孔結(jié)構(gòu)。因而需要考察粘結(jié)劑的結(jié)構(gòu)與性 質(zhì)，篩選適宜的助劑。結(jié)合后面的分析表征和烴類(lèi)吸附分離實(shí)驗(yàn)，考察成型壓力、助劑種類(lèi)和配比對(duì) ZIFs 微孔結(jié)構(gòu)和吸附分離性能的影響。 （ 4） ZIFs 成型樣品的結(jié)構(gòu)表征 對(duì) ZIF ZIF7 原粉和不同成型條件下制備的成型樣品，分別進(jìn)行 XRD、 BET、 SEM、 FIIR、TPD、 XPS等多種手段的分析和表征，考察成型前后樣品的晶體結(jié)構(gòu)、比表面積、孔結(jié)構(gòu)、表面形貌、分子結(jié)構(gòu)、吸附中心、表面電子態(tài)等的變化，研究 ZIFs 成型過(guò)程對(duì)吸附劑微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，為 ZIFs 成型樣品的結(jié)構(gòu)控制和結(jié)構(gòu)調(diào)變提供依據(jù)。根據(jù)單組分和二元組分的穿透曲線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立并求解固定床吸附動(dòng)力學(xué)模型，為 ZIFs成型吸附劑在烴類(lèi)分離中的實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。將 ZIFs粉體應(yīng)用到擠條成型或者壓片成型的工藝中，對(duì)成型樣品進(jìn)行表征，通過(guò)吸附平衡實(shí)驗(yàn)，以及吸附動(dòng)力學(xué)分析，得出兩種成型工藝對(duì) ZIFs 材料性能的影響規(guī)律。 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 1. ZIFs 與成型助劑的相互作用機(jī)理 因?yàn)?ZIFs 是由咪唑酯環(huán)聯(lián)接的多孔物質(zhì)，具有一定的柔性，在高溫和高壓下可能會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變形。 2. ZIFs 成型過(guò)程對(duì)結(jié)構(gòu)、性能的影響規(guī)律 ZIFs 成型前后的晶體結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)、比表面積、表面形貌、分子結(jié)構(gòu)、吸附中心、表面電子態(tài)等都會(huì)發(fā)生較大變化，研究 ZIFs 成型過(guò)程對(duì)吸附劑微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律，為 ZIFs 成型樣品的結(jié)構(gòu)控制和結(jié)構(gòu)調(diào)變提供依據(jù)。目前對(duì)于新型 MOFs的研究還只局限在最佳合成條件的選擇、吸附性能的研究、其結(jié)構(gòu)以及吸附性能的計(jì)算機(jī)模擬等領(lǐng)域。一些科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始就不同粘結(jié)劑對(duì)沸石的催化特性進(jìn)行了研究。由此可見(jiàn)， MOFs 材料的成型過(guò)程對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能的影響極大，是其實(shí)際應(yīng)用必須解決的關(guān)鍵瓶頸。 （ 3）探索 ZIFs 成型樣品結(jié)構(gòu)與烴類(lèi)分離性能的關(guān)系，考察 ZIFs分離烷烴 /烯烴、直鏈烴 /支鏈烴的機(jī)理，為 ZIFs 成型樣 品在烴類(lèi)分離中的應(yīng)用提供科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。Keeffe M, Yaghi O M. Zeolite A imidazolate frameworks. Nature Materials, 2020, 6(7): 501506. [7] Banerjee R, Phan A, Wang B, Knobler C, Furukawa H, O39。de H, Henschel A, Siegle S, Kaskel S. Characterization of metalanic frameworks by water adsorption[J]. Microporous and Mesoporous Mater.， 2020，120(3)： 325330. [29] Gucuyener C, Bergh B, Kapteijn F. Ethane/Ethene Separation Turned on Its Head: Selective Ethane Adsorption on the MetalOrganic Framework ZIF7 through a GateOpening Mechanism[J]. J. AM. Chem. Soc. 2020, 132: 1770417706. [30] Ferreira F P A, Santos J C, Plaza M G, Lamia N, Loureiro J M, Rodrigues A E. Suitability of CuBTC extrudates for propane–propylene separation by adsorption processes. Chemical Engineering Journal, 2020, 167(1): 112. [31] Lamia N, Je M, Granato M A, Paz F A, Chevreau H, Rodrigues A E. Adsorption of propane, propylene and isobutene on a metal–anic framework: Molecular simulation and experiment. Chemical Engineering Science, 2020, 64: 32463259. [32] Hartmann M, Kunz S, Himsl D, Tangermann O. Adsorptive separation of isobutene and isobutane on Cu3(BTC)2. Langmuir. 2020, 24: 86348642. [33] Maes M, Alaerts L, Vermoortele F, Ameloot R, Couck S, Finsy V, Denayer J F M, Vos D E. Separation of C5hydrocarbons on microporous materials: plementary performance of mofs and zeolites. JACS, 2020, 132: 22842292. [34] Li K H, Olson D S, Seidel J, EmgeT J, Gong H W, Zeng H P, Li J. Zeolitic i midazolate frameworks for kiic separation of propane and propene. JACS, 2020, 131: 1036810369. [35] A. De Lucas, P. Sanchez, A. Funez, . Ramos, . Valverde. In?uence of clay binder on the liquid phase hydroisomerization of noctane over palladiumcontaining zeolite catalysts[J]. 12 Molecular Catalysis A: Chemical 259(2020) 259266. [36] Finsy V, Ma L, Alaerts L, Vos D E, Baron G V, Denayer J F M. Separation of CO2/CH4 mixtures with the MIL53(Al) metal–anic framework. Microporous and Mesoporous Materials, 2020, 120: 221227. [37] Tagliabue M, Rizzo C, Millini R, Dietzel P, Blom R, Zanardi S. Methane storage on CPO27Ni pellets. Journal of Porous Materials. 2020, 18. 。 2MB]∞ : A metalanic open –framework[J]. J. AM. Chem. Soc., 2020， 41(8)： 1384138