有序介孔材料吸附功能研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長,能源危機和環(huán)境污染日益成為兩個最受關注的熱點.煤和石油一直是能源的主要來源,隨著這些不可再生性資源日漸匱乏,迫使人們尋找新能源和可再生能源.天然氣作為一種清潔能源,由于儲量豐富、價格便宜,在中國21世紀能源結構中將占更大的份額.天然氣水合物(NGH)存儲方法已經(jīng)引起了研究學者的廣泛注意,采用此方法在10MPa壓力下甲烷儲量可達164 VN,是采用壓縮天然氣(CNG)達到同樣儲量壓力的1/2,存儲成本降低2

2、6﹪.本課題組率先進行了用濕活性炭存儲甲烷的研究,濕活性炭的甲烷儲量比干碳儲量提高63﹪,隨后進行充放氣研究表明,在濕活性炭上3分鐘內就能生成大量天然氣水合物,并且在充放氣過程中的熱效應不明顯(局部溫度最大波動不超過8℃),僅是吸附天然氣(ANG)溫度波動(80℃)的1/10,因此在多孔介質中進行濕儲不僅可以提高儲量,而且充放氣非常迅速,可能引發(fā)一場天然氣存儲技術的革命.近年來合成的有序介孔材料具有規(guī)則可調的介孔孔徑,大的比表面積和孔體

3、積,可能是提高濕儲甲烷容量的有效吸附劑,因而本論文進行不同有序介孔材料(MCM.41、SBA.15、CMK.3)的合成及其甲烷存儲方面的研究.研究發(fā)現(xiàn),濕介孔材料的甲烷儲量比干料儲量有很大提高,尤其在CMK-3-1.25水樣比為3.86時,甲烷存儲量在6.72MPa壓力下達到41.22﹪.通過測定不同溫度甲烷吸入等溫線,計算甲烷水合物的生成焓,與文獻報道在純水中的甲烷水合物生成焓基本相同,證明了在有序介孔材料內生成了甲烷水合物.

4、 大氣"溫室效應"與地球變暖將是21世紀人類面臨的最大環(huán)境問題.目前,人類在能源系統(tǒng)中產(chǎn)生大量二氧化碳并直接排放是導致該現(xiàn)象的主要原因.甲烷排放也對溫室效應有很大的影響,因此從環(huán)境保護和節(jié)約能源的角度來看,在全世界范圍內對排放的CH4和C02進行回收和利用是非常必要的.所以,本文研究了新型有序介孔材料(SBA-15、CMK-3)對不同氣體的吸附性能,考察了對不同氣體吸附能力的差異,以探索應用于氣體分離可能性. 本文初步探索了表面