论文总字数：19886字

摘 要

气体吸附在化学工业、石化工业、制药工业、能源和环境科学等诸多领域中作为一项分离技术而被广泛使用。吸附剂本身的结构性质是影响吸附分离性能的关键因素。而ZIF-8作为一种新型的金属有机骨架材料，具有均匀微孔和通过小孔连接形成的大空腔、易合成、化学稳定性和热稳定性高等特点，拥有着良好的应用前景。随着ZIF-8关注度的提升，对其进行的改性研究也越来越多。

纳米材料是指在三维尺度的空间中,其中一个维度或者多个维度的尺度处于纳米(10^-9)范围内(通常是指1-l00 nm)的材料或者以上述材料作为基元所构建的材料。纳米尺度下的金、银等贵金属纳米材料具有良好的局域表面等离子共振效应(LSPR)、生物相容性及表面修饰性。而其中纳米级银材料广阔的应用领域使得其得到了学者们更多的关注和广泛研究。本文按一定比例将不同量的纳米银与ZIF-8前驱体混合并在室温下静置24 h，通过自组装过程中持续吸附完成银的负载。对制备的吸附剂进行XRD、TEM和BET等表征。结果证明纳米银颗粒的负载保持了ZIF-8原有的孔道结构；而在吸附剂的性能分析实验中，Ag的加载可以使复合材料在光照条件下产生丰富的热能，即光致热性能。其在智能控制气体的吸附脱附、以及更深层次的吸附剂的温和再生提供了良好的应用前景。

关键词：ZIF-8 纳米银 吸附 光致热

Research on the Preparation and Properties of Ag @ZIF-8 Composite Material

Abstract

Gas adsorption is widely used as a separation technology in various fields including chemical industry, petrochemical industry, pharmaceutical industry, energy and environmental science. The structural property of adsorbent itself is the key factor affecting the adsorption and separation performance. And ZIF-8, a new type of metal organic frameworks, with uniform pore and big cavity formed through holes connection, easy synthesis, high chemical stability and thermal stability, etc, has a good application prospect. With the increasing attention of ZIF-8, more and more studies have been conducted on its modification.

Nanometer materials refers to the three dimensional scale space, the scale of the one dimension or more dimension in the nanometer (10^-9) range (usually refers to the 1-l00 nm) of materials. Au, Ag and other precious metal nanomaterials at nanometer scale have good surface plasma resonance effect (LSPR), biocompatibility and surface modification. The wide application of nano- Ag has attracted more attention and extensive research. In this paper, different amounts of nano-Ag are mixed with ZIF-8 precursor in a certain proportion and set at room temperature for 24 h. Then the adsorbents were characterized by XRD, TEM and BET. The results show that the loading of nano-Ag particles keeps the original ZIF-8 channel structure. In the performance analysis experiment of adsorbent, the loading of Ag enables the composite material to generate abundant thermal energy under the light condition, namely the photothermal performance. It has a good application prospect in the intelligent control of adsorption and desorption of gas and the gentle regeneration of deeper adsorbent.

Key Words: ZIF-8; Nano-Ag; adsorption; Photothermal

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 ZIF材料介绍 1

1.2 纳米银颗粒 5

1.2.1 纳米银颗粒概述 5

1.2.2纳米银的光学特性及应用 6

1.2.3 纳米银的电子特性及应用 7

1.2.4催化特性及应用 8

第二章 实验部分 9

2.1 实验仪器和材料 9

2.2 吸附剂的制备 10

2.2.1 ZIF-8的制备 10

2.2.2 纳米银的制备 10

2.2.3 吸附剂的制备 10

2.3 吸附剂的表征 10

2.3.1 X射线衍射 10

2.3.2 比表面积和孔结构 11

2.3.3 透射电子显微镜 11

2.3.4扫描电子显微镜（SEM） 11

2.4 吸附剂的性能测试 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 纳米银的表征结果 12

3.1.1 SEM表征 12

3.1.2 XRD表征 12

3.1.3 紫外-可见分光光度计表征 13

3.2 吸附剂的表征结果 13

3.2.1 X射线衍射 13

3.2.2 TEM表征 14

3.2.3 比表面积与孔结构 14

3.3 吸附剂的性能分析 15

第四章 实验结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 18

致 谢 21

第一章 绪论

气体吸附是将混合气体适当地与多孔性固体吸附剂产生接触，利用固体表面存在的范德华力或者化学键力，把气体混合物中某一组份或某些组份保留在固体的表面上，从而达到分离气体混合物的目的。比如使用活性炭吸附H₂S，用硅胶吸附氮氧化物。作为工业上的一种分离过程，吸附分离在化学工业、冶金工业、食品工业及许多其它的工业部门都有着广泛应用。在大气污染的治理中，吸附法主要用于中低浓度废气的净化。

吸附剂的性能优劣会对分离吸附操作的技术和经济指标产生很大的影响。性能良好的吸附剂应有如下特点：保持吸附量大、通常比表面积较大、有良好的选择性、容易脱附再生、机械强度高、化学稳定性热稳定高、原材料易得等。目前普遍使用的气体吸附剂包括活性炭、硅胶、分子筛、矾土等。

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