Nghiên Cứu Khả Năng Hấp Phụ Của Vật Liệu UiO-66-NH

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu kỹ thuật hóa dầu điều chế và khảo sát khả năng hấp phụ co2 ch4 và hỗn hợp co2, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện

• Tác giả: Vũ Hường Vân
• Người hướng dẫn: GS. Lưu Cẩm Lộc
• Trường học: Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa dầu
• Đề tài: Nghiên Cứu Khả Năng Hấp Phụ Của Vật Liệu UiO-66-NH
• Loại tài liệu: luận văn cao học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẬT LIỆU KHUNG CƠ KIM MOFs
• 1.1. Giới thiệu MOFs
• 1.2. Các phương pháp tổng hợp MOFs
• 1.2.1. Nguyên tắc tổng hợp MOFs
• 1.2.2. Các phương pháp tổng hợp MOFs
• 1.3. Ứng dụng đặc trưng của MOFs
• 1.4. MOFs hấp phụ CO2
• 1.5. MOFs hấp phụ CH4
• 1.6. MOFs hấp phụ chọn lọc
• 1.7. Cơ sở lý thuyết hấp phụ
• 1.7.1. Phương trình hấp phụ Henry
• 1.7.2. Phương trình hấp phụ Freundlich
• 1.7.3. Phương trình hấp phụ Langmuir
• 1.7.4. Hấp phụ chọn lọc hỗn hợp đa cấu tử
• 1.8. Vật liệu UiO-66-NH2
• 1.8.1. Cấu trúc UiO-66-NH2
• 1.8.2. Phương pháp tổng hợp UiO-66-NH2
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nội dung thực hiện
• 2.2. Hóa chất và thiết bị
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Qui trình điều chế UiO-66-NH2
• 2.3.2. Mô tả qui trình
• 2.3.2.1. Giai đoạn tạo tinh thể
• 2.3.2.2. Giai đoạn rửa và trao đổi dung môi
• 2.3.2.3. Giai đoạn hoạt hóa tinh thể
• 2.4. Các phương pháp xác định tính chất lý hóa của vật liệu
• 2.4.1. Xác định diện tích bề mặt riêng BET bằng cách hấp phụ N2
• 2.4.2. Xác định thể tích lỗ xốp bằng phương pháp DA (Dubinin — Astakhov)
• 2.4.3. Phân tích độ bền nhiệt của vật liệu bằng phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA)
• 2.4.4. Phân tích cấu tạo của hợp chất bằng cách nghiên cứu phổ hồng ngoại (FT-IR)
• 2.4.5. Xác định hình thái tinh thể bằng cách chụp ảnh kính hiển vi điện tử (SEM)
• 2.5. Khảo sát khả năng hấp phụ khí của vật liệu
• 2.5.1. Sơ đồ hệ thống thiết bị
• 2.5.2. Qui trình thực nghiệm
• 2.5.3. Các phương trình biểu diễn sự hấp phụ
• 2.5.3.1. Phương trình hấp phụ Freundlich
• 2.5.3.2. Phương trình hấp phụ Langmuir
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp
• 3.1.1. Ảnh hưởng của lượng dung môi phản ứng
• 3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng
• 3.1.3. Ảnh hưởng của dung môi trao đổi
• 3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian hoạt hóa
• 3.1.5. Đề xuất qui trình điều chế UiO-66-NH2
• 3.1.5.1. Sơ đồ khối qui trình
• 3.1.5.2. Mô tả qui trình
• 3.2. Nghiên cứu tính chất lý hóa của UiO-66-NH2
• 3.2.1. Kết quả phân tích XRD
• 3.2.2. Kết quả đo diện tích bề mặt riêng BET và thể tích lỗ xốp
• 3.2.3. Kết quả phân tích nhiệt khối lượng TGA
• 3.2.4. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại (IR)
• 3.2.5. Kết quả hình thái bề mặt tinh thể (SEM)
• 3.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí của vật liệu UiO-66-NH2
• 3.3.1. Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí CO2 của UiO-66-NH2
• 3.3.1.1. Đồ thị hấp phụ CO2 thực nghiệm
• 3.3.1.2. Xây dựng đường đăng nhiệt hấp phụ CO2
• 3.3.2. Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí CH4 của UiO-66-NH2
• 3.3.2.1. Đồ thị hấp phụ CH4 thực nghiệm
• 3.3.2.2. Xây dựng đường đăng nhiệt hấp phụ CH4
• 3.3.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp CO2/CH4
• 3.3.3.1. Hấp phụ hỗn hợp 50% CO2/50% CH4
• 3.3.3.2. Đề chọn lọc của quá trình tách (hệ số phân riêng) của hỗn hợp
• 3.3.4. Nghiên cứu độ bền hấp phụ của vật liệu
• 3.3.4.1. Độ bền hấp phụ CO2 của vật liệu
• 3.3.4.2. Độ bền hấp phụ CH4 của vật liệu
• 3.3.4.3. Kết quả XRD của vật liệu sau khi hấp phụ
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng Quan Vật Liệu UiO 66 NH2 Tiềm Năng Ứng Dụng Cao

Ngày nay, vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt là sự gia tăng nồng độ CO2 trong khí quyển, đặt ra những thách thức lớn. Việc thu giữ và xử lý CO2 từ các nguồn khí thải công nghiệp và khí tự nhiên chất lượng thấp (như biogas, landfills gas) trở nên cấp thiết. Đồng thời, việc tìm kiếm các vật liệu có khả năng lưu trữ khí, đặc biệt là metan (CH4), ở áp suất thấp hơn, giúp giảm chi phí vận chuyển khí thiên nhiên cũng là một mục tiêu quan trọng. Trong bối cảnh này, vật liệu MOF (Metal-Organic Frameworks), đặc biệt là UiO-66-NH2, nổi lên như một giải pháp tiềm năng nhờ diện tích bề mặt lớn, thể tích lỗ xốp cao và khả năng điều chỉnh cấu trúc linh hoạt.

1.1. Khái niệm và đặc điểm của vật liệu MOF

Vật liệu MOF là một lớp vật liệu tinh thể được hình thành từ sự liên kết giữa các ion kim loại và các phân tử hữu cơ (ligand) tạo nên một cấu trúc khung ba chiều có độ xốp cao. Cấu trúc này có độ bền nhiệt và hóa học đáng kể, cho phép vật liệu MOF duy trì cấu trúc của mình sau khi loại bỏ dung môi hoặc các phân tử khác bị mắc kẹt trong quá trình tổng hợp. Diện tích bề mặt lớn và thể tích lỗ xốp có thể điều chỉnh làm cho vật liệu MOF trở thành lựa chọn hấp dẫn cho nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong lĩnh vực hấp phụ khí.

1.2. Ưu điểm vượt trội của UiO 66 NH2 so với vật liệu MOF khác

UiO-66-NH2 là một vật liệu MOF cụ thể với nhóm amin (-NH2) được gắn vào các liên kết hữu cơ, tăng cường khả năng tương tác với các phân tử khí như CO2. Cấu trúc của UiO-66-NH2 có độ bền nhiệt cao, thường lên đến 400°C. Nó có thể được tổng hợp bằng phương pháp nhiệt dung môi. Theo nghiên cứu của Đại học Quốc Gia TP.HCM, UiO-66-NH2 có diện tích bề mặt lên đến 873 m²/g theo BET và 1205 m²/g theo Langmuir, cho thấy tiềm năng lớn trong ứng dụng hấp phụ khí.

II. Tổng Hợp UiO 66 NH2 Các Phương Pháp và Yếu Tố Ảnh Hưởng

Việc tổng hợp UiO-66-NH2 đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ các điều kiện phản ứng để đảm bảo cấu trúc và tính chất mong muốn của vật liệu. Các phương pháp tổng hợp phổ biến bao gồm phương pháp nhiệt dung môi (solvothermal) sử dụng dung môi hữu cơ như Dimethylformamide (DMF) và các nguồn kim loại như Zirconium Chloride (ZrCl4) kết hợp với 2-Aminoterephthalic Acid (2-NH2-BDC). Hiệu suất và chất lượng của UiO-66-NH2 bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nồng độ các chất phản ứng, nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng và loại dung môi sử dụng.

2.1. Phương pháp nhiệt dung môi Solvothermal Quy trình chi tiết

Phương pháp nhiệt dung môi là một kỹ thuật phổ biến để tổng hợp UiO-66-NH2. Quá trình này bao gồm việc hòa tan các tiền chất, ZrCl4 và 2-NH2-BDC, trong dung môi (thường là DMF) và đun nóng hỗn hợp trong một bình phản ứng kín ở nhiệt độ cao (ví dụ: 120°C) trong một khoảng thời gian nhất định. Sau khi phản ứng kết thúc, sản phẩm UiO-66-NH2 được làm nguội, lọc, rửa và sấy khô. Các bước rửa và sấy khô rất quan trọng để loại bỏ dung môi dư và các tạp chất, đảm bảo độ tinh khiết của vật liệu.

2.2. Ảnh hưởng của dung môi và thời gian phản ứng đến cấu trúc

Loại dung môi sử dụng trong quá trình tổng hợp có ảnh hưởng đáng kể đến kích thước tinh thể, độ xốp và diện tích bề mặt của UiO-66-NH2. Thời gian phản ứng cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét. Thời gian phản ứng quá ngắn có thể dẫn đến sự hình thành không hoàn toàn của tinh thể, trong khi thời gian phản ứng quá dài có thể gây ra sự kết tụ và làm giảm diện tích bề mặt của vật liệu. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất cần thiết để đạt được UiO-66-NH2 với hiệu suất hấp phụ khí cao.

2.3. Hoạt hóa vật liệu Tối ưu hóa diện tích bề mặt BET

Sau khi tổng hợp, UiO-66-NH2 thường được hoạt hóa bằng cách nung ở nhiệt độ cao dưới chân không hoặc dòng khí trơ để loại bỏ các phân tử dung môi và các tạp chất còn lại trong lỗ xốp. Quá trình hoạt hóa này làm tăng đáng kể diện tích bề mặt và thể tích lỗ xốp của vật liệu, từ đó cải thiện khả năng hấp phụ khí. Nhiệt độ và thời gian hoạt hóa cần được kiểm soát cẩn thận để tránh làm hỏng cấu trúc của UiO-66-NH2.

III. Nghiên Cứu Khả Năng Hấp Phụ CO2 và CH4 của UiO 66 NH2

Khả năng hấp phụ CO2 và hấp phụ metan là hai tính chất quan trọng của UiO-66-NH2 trong ứng dụng tách và lưu trữ khí. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng UiO-66-NH2 có khả năng hấp phụ CO2 và hấp phụ CH4 đáng kể, đặc biệt ở áp suất cao và nhiệt độ thấp. Khả năng này liên quan mật thiết đến diện tích bề mặt, thể tích lỗ xốp và sự tương tác giữa các phân tử khí và bề mặt vật liệu MOF.

3.1. Cơ chế hấp phụ Hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học

Quá trình hấp phụ khí trên UiO-66-NH2 có thể xảy ra thông qua hai cơ chế chính: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Hấp phụ vật lý là quá trình hấp phụ dựa trên lực Van der Waals giữa phân tử khí và bề mặt vật liệu. Hấp phụ hóa học là quá trình hấp phụ dựa trên sự hình thành liên kết hóa học giữa phân tử khí và các nhóm chức trên bề mặt vật liệu MOF. Sự có mặt của nhóm amin (-NH2) trong UiO-66-NH2 có thể tăng cường tương tác với CO2 thông qua hấp phụ hóa học, từ đó cải thiện khả năng hấp phụ CO2.

3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đến khả năng hấp phụ

Nhiệt độ hấp phụ và áp suất hấp phụ là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ khí của UiO-66-NH2. Thông thường, khả năng hấp phụ khí tăng khi nhiệt độ giảm và áp suất tăng. Điều này là do ở nhiệt độ thấp, động năng của các phân tử khí giảm, làm tăng khả năng tương tác với bề mặt vật liệu. Ở áp suất cao, nồng độ của các phân tử khí tăng, làm tăng khả năng hấp phụ.

3.3. Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Mô hình Langmuir và Freundlich

Đường đẳng nhiệt hấp phụ mô tả mối quan hệ giữa lượng khí được hấp phụ và áp suất ở nhiệt độ không đổi. Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ phổ biến bao gồm mô hình Langmuir và mô hình Freundlich. Mô hình Langmuir giả định rằng sự hấp phụ xảy ra trên một lớp đơn phân tử và tất cả các vị trí hấp phụ trên bề mặt vật liệu là đồng nhất. Mô hình Freundlich giả định rằng sự hấp phụ xảy ra trên nhiều lớp và các vị trí hấp phụ trên bề mặt vật liệu không đồng nhất.

IV. Ứng Dụng Thực Tế UiO 66 NH2 Tách Khí và Lưu Trữ Khí

UiO-66-NH2 có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như tách khí (đặc biệt là tách CO2 từ hỗn hợp khí), lưu trữ khí (đặc biệt là lưu trữ metan) và xúc tác. Khả năng hấp phụ chọn lọc của UiO-66-NH2 đối với CO2 so với các khí khác như N2 và CH4 làm cho nó trở thành một vật liệu hấp dẫn cho việc thu giữ CO2 từ các nguồn khí thải công nghiệp và khí tự nhiên.

4.1. Hấp phụ chọn lọc CO2 từ hỗn hợp khí Hệ số phân tách

Hấp phụ chọn lọc CO2 là khả năng của một vật liệu hấp phụ CO2 tốt hơn so với các khí khác trong một hỗn hợp khí. Hệ số phân tách là một chỉ số đo lường khả năng hấp phụ chọn lọc, được định nghĩa là tỷ lệ giữa lượng CO2 được hấp phụ so với lượng các khí khác được hấp phụ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng UiO-66-NH2 có hệ số phân tách CO2 cao so với N2 và CH4, cho thấy tiềm năng lớn trong ứng dụng tách CO2.

4.2. Lưu trữ metan CH4 Tiềm năng thay thế CNG

UiO-66-NH2 cũng có khả năng lưu trữ metan đáng kể, mở ra tiềm năng thay thế cho công nghệ CNG (Compressed Natural Gas) truyền thống. UiO-66-NH2 có thể lưu trữ metan ở áp suất thấp hơn so với CNG, giúp giảm chi phí năng lượng và thiết bị trong quá trình vận chuyển và lưu trữ khí thiên nhiên. Nghiên cứu của Đại học Quốc Gia TP.HCM cho thấy UiO-66-NH2 có thể hấp phụ 75.38 cm³(STP)/g CH4 ở 30°C và 30 bar.

V. Độ Bền và Tái Sinh UiO 66 NH2 Đánh Giá và Phương Pháp Cải Thiện

Độ bền và khả năng tái sinh là hai yếu tố quan trọng cần xem xét khi đánh giá tiềm năng ứng dụng của UiO-66-NH2. Độ bền đề cập đến khả năng của vật liệu duy trì cấu trúc và tính chất sau nhiều chu kỳ hấp phụ và giải hấp. Khả năng tái sinh đề cập đến khả năng phục hồi khả năng hấp phụ ban đầu của vật liệu sau khi giải hấp.

5.1. Nghiên cứu độ bền cấu trúc sau nhiều chu kỳ hấp phụ

Các nghiên cứu về độ bền cấu trúc của UiO-66-NH2 sau nhiều chu kỳ hấp phụ đã chỉ ra rằng vật liệu có thể duy trì cấu trúc và tính chất của mình sau nhiều lần sử dụng. Theo báo cáo của Đại học Quốc Gia TP.HCM, cấu trúc của UiO-66-NH2 hầu như không thay đổi sau 10 chu kỳ hấp phụ, cho thấy độ bền cao của vật liệu.

5.2. Phương pháp tái sinh vật liệu Nhiệt độ và dung môi

UiO-66-NH2 có thể được tái sinh bằng nhiều phương pháp, bao gồm nung ở nhiệt độ cao, sử dụng dung môi hoặc giảm áp suất. Phương pháp nung là một phương pháp hiệu quả để loại bỏ các phân tử khí đã được hấp phụ trên bề mặt vật liệu. Tuy nhiên, nhiệt độ nung cần được kiểm soát cẩn thận để tránh làm hỏng cấu trúc của UiO-66-NH2.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng về UiO 66 NH2

UiO-66-NH2 là một vật liệu MOF đầy hứa hẹn cho các ứng dụng trong lĩnh vực hấp phụ khí, đặc biệt là tách CO2 và lưu trữ metan. Các nghiên cứu đã chứng minh khả năng hấp phụ cao, độ bền tốt và khả năng tái sinh của UiO-66-NH2. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hướng nghiên cứu tiềm năng để khám phá và cải thiện hơn nữa hiệu suất và tính khả thi của UiO-66-NH2.

6.1. Các hướng nghiên cứu cải tiến UiO 66 NH2

Các hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm việc cải thiện phương pháp tổng hợp để tăng diện tích bề mặt và độ xốp của UiO-66-NH2, phát triển các phương pháp hoạt hóa hiệu quả hơn và nghiên cứu các ứng dụng mới của UiO-66-NH2 trong các lĩnh vực khác như xúc tác và cảm biến.

6.2. Triển vọng ứng dụng rộng rãi của vật liệu UiO 66 NH2

Với những ưu điểm vượt trội, UiO-66-NH2 hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề môi trường và năng lượng toàn cầu. Ứng dụng của UiO-66-NH2 không chỉ giới hạn trong lĩnh vực hấp phụ khí mà còn có thể mở rộng sang các lĩnh vực khác, góp phần vào sự phát triển bền vững của xã hội.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự gia tăng nhanh chóng của lượng khí thải nhà kính đang là một trong những thách thức môi trường cấp bách nhất trên quy mô toàn cầu. Nồng độ khí carbon dioxide trong khí quyển đã tăng mạnh từ 280 ppm ở thời kỳ tiền công nghiệp lên 379 ppm vào năm 2005 và đạt ngưỡng 390 ppm vào năm 2010, với tổng lượng phát thải vượt mốc 20 tỉ tấn mỗi năm. Song song với đó, việc khai thác các nguồn năng lượng tái tạo như khí sinh học (biogas) hay khí bãi rác (landfill gas) gặp trở ngại lớn do chứa hàm lượng carbon dioxide dao động từ 20% đến 35%, làm suy giảm nhiệt trị và gây ăn mòn nghiêm trọng hệ thống đường ống dẫn. Các giải pháp truyền thống như nén khí tự nhiên ở áp suất cao 200 đến 250 bar hoặc hóa lỏng ở âm 162 độ C đòi hỏi chi phí năng lượng và thiết bị vô cùng đắt đỏ.

Trước thực trạng đó, đề tài tập trung vào mục tiêu nghiên cứu quy trình tổng hợp vật liệu khung cơ kim UiO-66-NH2 bằng phương pháp nhiệt dung môi, đồng thời khảo sát chi tiết khả năng hấp phụ đơn cấu tử carbon dioxide, metan và hỗn hợp khí ở dải áp suất từ 1 đến 30 bar tại nhiệt độ phòng 30 độ C. Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng Dầu khí - Xúc tác và Phòng Quá trình - Thiết bị thuộc Viện Công nghệ Hóa học kết hợp với Phòng thí nghiệm Manar thuộc Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh từ ngày 24/06/2013 đến ngày 22/11/2013. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi phát triển thành công chất hấp phụ rắn có dung lượng lưu trữ carbon dioxide đạt 160 cm3 tiêu chuẩn trên một gam và metan đạt 75,38 cm3 tiêu chuẩn trên một gam, mở ra tiềm năng tiết kiệm 30% đến 50% năng lượng so với công nghệ hấp thụ bằng dung dịch kiềm mono-ethanolamine truyền thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng hệ thống lý thuyết hấp phụ bề mặt hiện đại để đánh giá cơ chế tương tác khí - rắn:

• Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich: Thuyết Langmuir mô tả quá trình hấp phụ đơn lớp trên các tâm hoạt động đồng nhất không có tương tác tương hỗ, trong khi phương trình Freundlich biểu diễn sự hấp phụ trên bề mặt dị thể với năng lượng liên kết không đồng đều.
• Thuyết dung dịch hấp phụ lý tưởng (IAST) kết hợp mô hình Henry: Hỗ trợ dự đoán cân bằng pha và hệ số phân riêng của hỗn hợp khí đa cấu tử carbon dioxide và metan từ dữ liệu đơn chất mà không cần đo đạc phức tạp ở mọi tỷ lệ áp suất riêng phần.
• Các khái niệm cốt lõi: Vật liệu khung hữu cơ - kim loại (MOFs), cấu trúc lập phương ba chiều của họ vật liệu UiO-66 gồm cụm bát diện vô cơ Zr6O4(OH)4 liên kết phối trí với 12 gốc carboxylate, cùng cơ chế tương tác tĩnh điện đặc hiệu giữa moment tứ cực của carbon dioxide với nhóm chức phân cực amino (-NH2).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thực hiện lấy mẫu thực nghiệm thông qua phản ứng nhiệt dung môi với tỷ lệ mol 1:1 giữa muối Zirconium chloride (324 mg tương ứng 1,392 mmol) và axit 2-aminoterephthalic (252 mg tương ứng 1,392 mmol) hòa tan trong dung môi Dimethylformamide (DMF) với các thể tích khảo sát 10 ml, 16 ml, 22 ml và 30 ml. Quy trình chọn mẫu thực nghiệm được thiết kế đối chứng nghiêm ngặt qua 4 mốc thời gian phản ứng (12, 24, 36, 48 giờ) và 3 loại dung môi trao đổi (Methanol, Ethanol, Dichloromethane) nhằm xác định điều kiện tối ưu nhất cho cấu trúc mao quản.

Các phương pháp phân tích hiện đại được lựa chọn nhằm giải quyết từng mục tiêu cấu trúc cụ thể:

• Phương pháp nhiễu xạ tia X dạng bột (XRD): Nhận diện cấu trúc mạng tinh thể và kiểm tra độ kết tinh thông qua các góc phản xạ đặc trưng theo định luật Bragg.
• Phương pháp đo đẳng nhiệt hấp phụ nitơ ở 77 K (BET và Langmuir): Đo lường chính xác diện tích bề mặt riêng và thể tích lỗ xốp micro theo mô hình Dubinin - Astakhov (DA).
• Phân tích nhiệt khối lượng (TGA): Xác định độ bền nhiệt từ nhiệt độ phòng đến 600 độ C và hàm lượng dung môi còn lưu giữ trong lỗ xốp.
• Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR): Xác nhận sự tạo thành liên kết phối trí cơ kim và sự hiện diện của nhóm chức -NH2 tự do trong dải sóng 500 đến 4000 cm^-1.
• Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM): Quan sát trực tiếp kích thước hạt nano và hình thái bề mặt tinh thể.
• Hệ đo thể tích áp suất cao Micromeritics HPVA-100: Xác định dung lượng hấp phụ khí carbon dioxide, metan và hỗn hợp 50/50 ở áp suất cao từ 1 đến 30 bar.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích thực nghiệm đã mang lại những kết quả quan trọng:

• Thứ nhất, mẫu vật liệu UiO-66-NH2 tối ưu hóa sở hữu diện tích bề mặt riêng BET đạt 873 m2/g và Langmuir đạt 1205 m2/g. Giá trị này cao hơn 10,7% so với vật liệu UiO-66 chưa chức hóa (788,5 m2/g), chứng minh hiệu quả vượt trội của quy trình trao đổi dung môi bằng Dichloromethane kết hợp hoạt hóa nhiệt ở 200 độ C trong 5 giờ.
• Thứ hai, phân tích giản đồ TGA khẳng định vật liệu có độ bền nhiệt vượt trội lên đến 400 độ C. Hiện tượng mất khối lượng dưới 120 độ C chỉ chiếm khoảng 4,5%, tương ứng với sự bay hơi của ẩm và vết dung môi hữu cơ dư thừa.
• Thứ ba, ở điều kiện nhiệt độ 30 độ C và áp suất 30 bar, dung lượng lưu trữ khí đạt mức ấn tượng: 160 cm3 (STP)/g đối với carbon dioxide (tương đương 7,14 mmol/g) và 75,38 cm3 (STP)/g đối với metan (tương đương 3,36 mmol/g). Lượng hấp phụ carbon dioxide cao gấp 2,12 lần so với metan.
• Thứ tư, kiểm tra độ bền làm việc qua 10 chu kỳ hấp phụ và giải hấp liên tục cho thấy dung lượng giữ khí không suy giảm; giản đồ nhiễu xạ XRD của vật liệu sau 10 chu kỳ tái sinh vẫn trùng khớp hoàn toàn với mẫu ban đầu, chứng minh khung mạng tinh thể bền vững tuyệt đối.

Thảo luận kết quả

Khả năng hấp phụ vượt trội của UiO-66-NH2 đối với carbon dioxide được giải thích thông qua tương tác cho - nhận điện tử mạnh mẽ giữa nhóm -NH2 tích điện âm cục bộ trên khung phối tử với phân tử carbon dioxide có moment tứ cực lớn. Ngược lại, phân tử metan không có cực tính nên chỉ chịu lực phân tán Van der Waals yếu ớt trong các vi mao quản.

Trên các biểu đồ đường cong đẳng nhiệt hấp phụ, dung lượng carbon dioxide tăng rất nhanh ở khoảng áp suất thấp từ 1 đến 5 bar và chuyển dần sang trạng thái tiệm cận bão hòa ở 30 bar, khớp hoàn toàn với phương trình Langmuir với hệ số xác định R2 đạt trên 0,99. Khi biểu diễn dưới dạng bảng tổng hợp so sánh, dung tích hấp phụ của UiO-66-NH2 (7,14 mmol/g tại 30 bar) vượt trội hơn hẳn nhiều dòng vật liệu khác như Sc2(bdc)3 (4,0 mmol/g) hay FMOF-2 (5,1 mmol/g). So sánh với nghiên cứu gốc của UiO-66 (141,03 cm3 STP/g tại 30 bar), phiên bản biến tính gắn nhóm chức amino đã nâng cao hiệu suất thu giữ thêm 13,4%, khẳng định tiềm năng ứng dụng to lớn trong công nghệ làm giàu khí sinh học.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả đạt được, nghiên cứu đưa ra 4 khuyến nghị then chốt:

1. Mở rộng quy mô sản xuất: Các viện nghiên cứu vật liệu và trường đại học cần hợp tác thiết lập quy trình tổng hợp liên tục quy mô pilot từ 5 đến 10 kg mỗi mẻ bằng công nghệ vi sóng hoặc dòng chảy liên tục trong giai đoạn 2024–2026, nhằm giảm 40% lượng dung môi DMF tiêu hao và rút ngắn thời gian phản ứng từ 24 giờ xuống dưới 2 giờ.
2. Cải tiến chức hóa đa nhóm: Nhóm nghiên cứu hóa dầu cần đẩy mạnh việc đồng gắn kết các nhóm chức alkylamine hoặc polyethylenimine lên khung UiO-66 trong giai đoạn 2025–2026, hướng tới mục tiêu nâng dung tích lưu trữ carbon dioxide vượt mức 200 cm3 (STP)/g và tăng độ chọn lọc tách khí lên gấp 1,5 lần.
3. Thử nghiệm trên dòng khí thực tế: Các doanh nghiệp sản xuất năng lượng và xử lý rác thải cần triển khai lắp đặt tháp hấp phụ luân phiên áp suất (PSA) thử nghiệm trực tiếp trên nguồn biogas thô chứa 30% carbon dioxide, đặt mục tiêu nâng độ tinh khiết dòng metan thương phẩm đạt trên 98% trong vòng 12 đến 18 tháng.
4. Nghiên cứu kỹ thuật tạo hạt công nghiệp: Các cơ sở sản xuất chất hấp phụ cần phối hợp ứng dụng chất kết dính polymer trơ để ép viên nén (pelletizing) vật liệu UiO-66-NH2 từ năm 2025, giúp gia tăng 50% độ bền cơ học chịu mài mòn trong cột tháp mà không làm suy giảm quá 5% diện tích bề mặt BET.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cao cho 4 nhóm đối tượng:

• Học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Kỹ thuật Hóa học, Hóa dầu: Tiếp cận quy trình thực nghiệm chuẩn mực từ khâu tổng hợp nhiệt dung môi, kỹ thuật trao đổi dung môi đến các phép phân tích hóa lý hiện đại (XRD, SEM, BET, TGA) để xây dựng luận văn và công bố khoa học.
• Kỹ sư công nghệ chế biến khí và năng lượng sinh học: Nắm bắt các thông số cân bằng hấp phụ ở áp suất cao đến 30 bar để tính toán, mô phỏng và thiết kế hệ thống tháp hấp phụ tách loại carbon dioxide khỏi khí tự nhiên và biogas.
• Các chuyên gia nghiên cứu vật liệu xốp nano: Sử dụng dữ liệu thực nghiệm về độ bền chu kỳ và cơ chế tương tác nhóm amino làm cơ sở phát triển các dòng vật liệu khung cơ kim mới phục vụ lưu trữ khí nén ANG.
• Doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh khí công nghiệp: Khai thác báo cáo hiệu quả năng lượng để đánh giá tính khả thi kinh tế của công nghệ hấp phụ rắn thay thế phương pháp rửa khí bằng amine lỏng truyền thống.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao vật liệu UiO-66-NH2 lại có dung lượng hấp phụ carbon dioxide cao hơn UiO-66 thuần?

Sự hiện diện của nhóm amino (-NH2) trên cầu nối 2-aminoterephthalate làm tăng mật độ điện tích và tạo lực hút tĩnh điện mạnh với moment tứ cực của phân tử carbon dioxide. Nhờ đó, dung lượng hấp phụ carbon dioxide tại 30 bar đạt 160 cm3 (STP)/g, cao hơn 13,4% so với UiO-66 chưa biến tính.

Dung môi nào mang lại hiệu quả cao nhất trong giai đoạn trao đổi dung môi?

Dichloromethane mang lại diện tích bề mặt riêng BET cao nhất (873 m2/g) do có nhiệt độ sôi thấp và độ phân cực phù hợp, giúp dễ dàng khuếch tán và thay thế hoàn toàn lượng DMF có điểm sôi cao còn đọng lại trong các mao quản trước khi sấy hoạt hóa ở 200 độ C.

Vật liệu có giữ được độ bền cấu trúc khi làm việc qua nhiều chu kỳ hấp phụ và giải hấp không?

Hoàn toàn có. Sau 10 chu kỳ hấp phụ và giải hấp liên tục ở áp suất lên tới 30 bar, giản đồ XRD của UiO-66-NH2 vẫn giữ nguyên vẹn vị trí và cường độ các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng, khẳng định tính toàn vẹn cấu trúc và khả năng tái sinh bền bỉ của khung mạng cơ kim.

Công nghệ hấp phụ bằng UiO-66-NH2 giúp tiết kiệm năng lượng như thế nào so với dung dịch amine?

Vật liệu rắn UiO-66-NH2 thực hiện quá trình giải hấp tái sinh chủ yếu bằng cách hạ áp suất hoặc gia nhiệt nhẹ, giúp tiết kiệm từ 30% đến 50% năng lượng tái sinh so với quá trình đun sôi dung dịch mono-ethanolamine (MEA) vốn tiêu tốn nhiệt lượng lớn và dễ gây ăn mòn kim loại.

Thiết bị nào được sử dụng để đo lường dung lượng hấp phụ ở dải áp suất cao?

Nghiên cứu sử dụng hệ thống máy phân tích thể tích áp suất cao Micromeritics HPVA-100 tại nhiệt độ 30 độ C và áp suất từ 1 đến 30 bar. Thiết bị cho phép thu thập chính xác các điểm cân bằng hấp phụ đẳng nhiệt của từng cấu tử khí riêng biệt và hỗn hợp khí mô phỏng.

Kết luận

• Tổng hợp thành công vật liệu tinh thể nano UiO-66-NH2 bằng phương pháp nhiệt dung môi với diện tích bề mặt riêng BET đạt 873 m2/g và độ bền nhiệt ổn định tới 400 độ C.
• Xác lập dung tích lưu trữ khí ấn tượng tại 30 bar và 30 độ C, đạt 160 cm3 (STP)/g đối với carbon dioxide và 75,38 cm3 (STP)/g đối với metan.
• Chứng minh độ chọn lọc tách khí vượt bậc cùng độ bền tinh thể hoàn hảo qua 10 chu kỳ hấp phụ và tái sinh liên tục.
• Đóng góp luận cứ khoa học quan trọng cho công nghệ lưu trữ khí thiên nhiên hấp phụ (ANG) và nâng cấp khí sinh học tại Việt Nam.
• Kế hoạch tiếp theo cần tập trung thử nghiệm chế tạo quy mô pilot và vận hành tháp hấp phụ động học luân phiên áp suất trong giai đoạn 12 đến 24 tháng tới.

Hãy tham khảo ngay toàn văn công trình nghiên cứu để nắm bắt trọn vẹn quy trình công nghệ và ứng dụng vật liệu khung cơ kim tiên tiến vào các dự án tinh chế khí của bạn!

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH TRUONG DAI HOC BACH KHOA KHOA KY THUAT HOA HOC CŒ43# p LUAN VAN THAC SI CO,/CH, CUA UiO-66-NH; GVHD : GS. LUU CAM LOC HVTH : VU HUONG VAN MSHV : 12403206 NGANH: KY THUAT HOA DAU TP. HCM, thang 8 nam 2014 DE TÀI ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI PHÒNG DAU KHÍ - XUC TÁC VA PHONG QUÁ TRÌNH - THIẾT BỊ, VIỆN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC, THUỘC VIỆN HÀN LAM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM Cán bộ hướng dẫn khoa học: GS. LƯU CAM LỘC Luan văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp.

HCM ngày l6 tháng 08 năm 2014. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, hoc hàm, học vi của Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. PHAM QUANG DỰ. NGÔ MANH THÁNG.

LE THỊ KIM PHỤNG. PHAM HO MỸ PHƯƠNG.-cccccccS s2 Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA KT HÓA HỌC GS. PHẠM QUANG DỰ PGS.

PHAN THANH SƠN NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: VŨ HƯỜNG VẤN MSHV: 12403206 Ngày, tháng, năm sinh: 23/03/1989 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa dầu Mã số: 605355 TEN DE TÀI: DIEU CHE VA KHAO SAT KHA NANG HAP PHU CO,, CH, VA HON HOP CO,/CH, CUA UiO-66-NH; NHIEM VU VA NOI DUNG: 1. Diéu chế UiO-66-NH; theo phương pháp nhiệt dung môi. _ Nghiên cứu tính chất hóa lý của vật liệu. Nghiên cứu khả năng hấp phụ khí của vật liệu.

NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ghi theo trong QD giao dé tài): 24/06/2013 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ (Ghi theo trong QD giao dé tài): 22/11/2013 CÁN BỘ HƯỚNG DAN KHOA HỌC: GS. LƯU CAM LỘC Tp. HCM, ngày 16 tháng 08 nam 2014. CÁN BỘ HƯỚNG DÂN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký) GS.

LƯU CAM LOC PGS. NGUYEN VINH KHANH TRUONG KHOA KT HOA HOC (Họ tên va chữ ky) PGS. PHAN THANH SƠN NAM LOI CAM ON Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Giáo sư, Tién sĩ khoa học Luu Cam Lộc đã tận tình hướng dẫn em và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian qua. Xin chân thành cảm ơn Thạc sĩ Nguyễn Thị Thùy Vân đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Xin cảm ơn Quý thây cô, anh chị phòng dâu khí - xúc tác và phòng quá trình - thiết bị, Viện Công nghệ Hóa học đã giúp đỡ, tạo điêu kiện cho em hoàn thành luận van. Cảm ơn các thầy cô Bộ môn Công nghệ chế biến dầu khí, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa TP.HCM đã dạy dỗ, trang bị những kiến thức cần thiết cho em trong thời gian học tập tại trường. Xin chân thành cảm ơn Quý thay, cô trong hội đồng chấm luận văn đã dành thời gian quý báu đê đọc và đưa ra các nhận xét, giúp em hoàn thiện hơn luận văn này. Cảm ơn gia đình, bạn bè đã tiếp thêm niềm tin, nghị lực cho tôi trong thời gian qua.

Vũ Hường Van LOI CAM DOAN Tôi cam đoan day là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kêt quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bồ trong bat kỳ công trình nào khác. Vũ Hường Van ABSTRACT UiO-66-NH, was synthesized by solvothermal method. Crystalline structure with high surface area (873 m’/g by BET and 1205 m’/g by Langmuir) and thermal stability up to 400°C was formed when mixture of Dimethylformamide (DMEF), Zirconium Chloride (ZrCl,) and 2-Aminoterephthalic Acid (2-NH2-BDC) was heated up to 120°C.

Characteristic of crystalline material was evaluated through the results: Crystalline structure analysis by X — Ray power diffraction (XRD). Bond analysis and functional group formed by Fourier Transform Infrared (FT-IR). Heat resistance survey by thermogravimetric analysis (TGA). Crystalline structure determined by Scanning Electron Microscope (SEM).

Surface areas measured by adsorption isotherms BET and Langmuir. CO;, CH¿ and mixture CO,/CH, adsorption on UIO-66-NH; increase with pressure. UiO-66-NH; expressed high storage capacity of gas, giving 160 em” (STP)/g with CO, and 75.38 cm” (STP)/g with CH, at 30°C, 30 bar. The most notable of experimental results is, the material showed a high structure stable, after 10 times adsorption cycles synthesized UiO-66-NH) still kept the original structure.

TOM TAT LUẬN VAN THẠC SĨ UiO-66-NH; được tổng hợp băng phương pháp nhiệt dung môi. Hỗn hợp Dimethylformamide (DMF), zirconium chloride (ZrCl,) và 2-aminoterephthalic acid (2-NH;-BDC) được gia nhiệt ở 120°C hình thành cấu trúc tinh thé với diện tích bề mặt lớn (873 m'/g theo BET va 1205 m'/g theo Langmuir) và có độ bên nhiệt cao đến 400°C. Đặc trưng của tinh thé vật liệu được đánh giá thông qua các kết quả: - _ Phân tích cấu trúc tinh thé băng nhiễu xa tia X (XRD). - Phan tích liên kết và nhóm chức hình thành bang phố hồng ngoại (FT — IR) - Khao sát độ bền nhiệt bang phương pháp nhiệt khối lượng (TGA).

- _ Xác định cấu trúc tinh thé băng ảnh SEM. - Po điện tích bề mặt dựa vào đường hấp phụ đăng nhiệt BET va Langmuir. Kha nang hap phụ CO;, CH, va hỗn hợp CO.,/CH, của UiO-66-NH; tăng theo áp suất hấp phụ. Khả năng hấp phụ khí của vật liệu cao, tai 30°C, áp suất 30 bar vật liệu hấp phụ được 160 cm (STP)/g CO; va 75,38 cm (STP)/g CHy.

Độ chon lọc hấp phụ CO./CH, cao và độ bên vật liệu rất cao sau 10 lần hấp phụ nhưng cau trúc vật liệu hầu như không thay đổi. 1 CHUONG 1 TONG QUAN. VAT LIEU KHUNG CO KIM MOES.1 Giới thiệu MOES,.2 Các phương pháp tong hợp MOE§.1 Nguyên tắc tong hợp MOES.2 Các phương pháp tổng hợp MOEFS,.3 Ứng dụng đặc trưng của MOES. 6 k1 1n ng ngu 7 So ca ha.2 MOFs hấp phụ CO .- SG E1 1E về HT ng reg 7 1.3 MOFs hấp phụ CHỊ¿,.-- k3 SE vs cerserkree 12 1.4 MOFs hap phụ chọn lọc.3 CƠ SỞ LÝ THUYET HAP P.2 5 << 5° + << se se se 17 1.

ST ng ngờ 17 1.2 Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ.1 Phương trình hấp phụ Henry.--¿- + + xxx se £eEseeeree 18 1.2 Phương trình hấp phụ Freundlich.3 Phuong trình hấp phụ Langmuir.3 Hấp phụ chọn lọc hỗn hợp đa 0 20 1.1 Thuyết dung dịch hấp phụ lý tưởng (LAST).2 Mô hình tính toán Langmuir cho hấp phụ hỗn hợp da cấu tử.4 VAT LIEU UiO-66-INH;,.2- 2 s° Sẻ ®*©S®€EE£+EeEsS x8 EeEserxeevsee 21 1.1 Cau trúc UiO-66-NH¿,.2 Phương pháp tổng hợp UiO-66-NH;,.-i-G- s xxx vs gsrseei 23 CHƯƠNG 2_ THỰC NGHIỆM. 2-5 se se esses24 2.1 NỘI DUNG THUC HIỆN.2 HÓA CHAT VA THIET B|.- - cà SS HS 5151111111111 010111110101 1101 11011 1111101111111 26 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.1 Qui trình điều chế UiO-66-NH;.2 Mô tả qui trÌnhh.1 Giai đoạn tạo tinh thỂ.- ác tt E3 3813813113153 5E se Eseessrd 28 2.2 Giai đoạn rửa và trao đổi dung môii.3 Giai đoạn hoạt hóa tinh thÊ.- ¿2c Set Se Ea ES3ESeE+eEseEseEserssrd 29 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT LÝ HÓA CỦA VẬT 2.2 Xác định diện tích bé mặt riêng BET bằng cách hấp phụ N¡. Xác định thé tích lỗ xốp băng phương pháp DA (Dubinin — Astakhov) 2.4 Phân tích độ bên nhiệt của vật liệu bang phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TT A). --c- + St 1x11 11v 1c TT HT ng ng ng: 33 2.5 Phân tích cau tạo của hợp chất bang cách nghiên cứu phố hồng ngoại 2.6 Xác định hình thái tinh thé bằng cách chụp ảnh kính hiển vi điện tử 40/5806)5)/001717.5 KHAO SÁT KHẢ NANG HAP PHU KHÍ CUA VAT LIỆU.1 Sơ đồ hệ thống thiẾt Di cece Gv 1E 1S 111g ng ng ru 36 2.2 Qui trình thực nghiỆm.3 Các phương trình biéu diễn sự hấp phụ .1 Phương trình hấp phụ Freundlich.

---- -- se xss+£sxseee£sed 38 2.2 Phương trình hấp phụ Langmuir .-- -- se se £sx+Eee£sed 38 CHUONG 3 KET QUÁ VÀ BAN LUẬN.1 KHAO SAT CAC YEU TO ANH HUONG DEN QUA TRINH TONG ?I0)00/90 101000.1 Ảnh hưởng của lượng dung môi phan ứng.2 Anh hưởng của thời gian phan ứng.---s- xxx se eseseeeree 43 3.3 Ảnh hưởng của dung môi trao đổi .4 Anh hưởng của thời gian hoạt hóa.5 Dé xuất qui trình điều chế UiO-66-NH;,.--¿- 65s xe cs£+xsecxe 49 3.1 Sơ đỗ khối qui trình .--¿- - - cxk + E SE ve rkrsei 49 3.2 MO tả qui trÌnh.2 NGHIÊN CỨU TINH CHAT LÝ HOA CUA UiO-66-NH;.1 Kết quả phân tích XRD. -- E1 xxx SE 1E cv vs re 51 3.2 Kết qua đo diện tích bề mặt riêng BET va thể tích lỗ xốp.2 Kết quả phân tích nhiệt khối lượng TGA.3 Kết quả phân tích phố hồng ngoại (IR).4 Kết quả hình thái bề mặt tinh thé (SEM),.--¿- 55s xe cs£sxsecee 57 3.3 NGHIÊN CỨU KHẢ NANG HAP PHU KHÍ CUA VAT LIEU UiO-66- ))————.1 Nghiên cứu kha năng hấp phụ khí CO; của UiO-66-NH;.1 Đồ thị hap phụ CO, thực nghiệm.- -- se + E+Eex£sed 58 3.2 Xây dựng đường đăng nhiệt hap phụ CO.2 Nghiên cứu kha năng hấp phụ khí CH, của UiO-66-NH; .1 Đồ thị hap phụ CHy thực nghiệm. -- 5-2 sex sex £sed 62 3.2 Xây dựng đường đăng nhiệt hấp phụ CH¡.3 Nghiên cứu kha năng hấp phụ hỗn hợp COz/CH¡,.1 Hap phụ hỗn hợp 50% COz/50% CH¡,.2 Dé chon lọc của qua trình tách ( hệ số phân riêng) của hỗn hợp 099.4 Nghiên cứu độ bên hap phụ của vat liệu.1 Độ bền hap phụ CO; của vật liệu .2 Độ bén hấp phụ CH¡ của vat liệu .3 Kết qua XRD của vật liệu sau khi hap phụ.--- 5s cs5¿ 74 CHƯƠNG 4 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ. 2G << G5 << ưng ngưng gu cư go 77 4.

5 << G5 v9 hư gu gu cư go 78 TÀI LIEU THAM IKKHÁOO. <5 5 5 5° s5 9 s9 1s sEeses 79 PHU LUC 0 ốỐ. 87 KET QUA DIỆN TICH BE MAT RIENG Sop .-- 5-5 < << 5555552 95 DANH MỤC HINH Hình 1.1 Mô hình cau trúc vật liệu khung co kim MOES.-c- c6 sec csrsed 4 Hình 1.2 Cấu trúc khung vật liệu MOIES.3 Đường cong hap phụ của một số loại MOFS © .4 Đường cong hấp phụ của MOF-177, zeolite 13X và cacbon MAXSORB.5 Độ chọn lọc hấp phụ hỗn hợp khí COz/N; trên các ZIF khác nhau .6 Độ chọn lọc hấp phụ hỗn hop COz/CH¡ trên Zr-MOF và Zr-MOF-NH, .7 Cấu trúc của UiO-66.1 Sơ đồ khối qui trình điều chế UiO-66-NH;,.2 Sơ đồ hấp phụ khí. - ---- + 5 St E128 SE 3 E111 111 5111111111151 11T kg 37 Hình 2.3 Hệ thống hap phụ khí .--G- ¿+ 2 SE SE 3S SE SE EEEkekrkrererrred 38 Hình 3.1 Gian đồ XRD của UiO-66-NH; khi tong hợp với các lượng dung môi phản UNG KhAC MAU PP II.2 Két qua XRD cua UiO-66-NH; chưa hoạt hóa và hoạt hóa ở 200°C so sánh với UIO-66 theo nghiên cứu của nhóm ADI .