Page 119 - 《精细化工》2023年第3期

第 3 期 王焕君，等: 基于不同粒径 ZIF-8 多孔液体的二氧化碳捕集性能 ·575·

度为±0.1 ℃），随后测量多孔液体黏度随温度变化 式中： q 为 t 时刻多孔液体对 CO 2 的吸附容量，mg/g；
t
情况，每个温度 1 min 内读取 3 次数值，取平均值。 m 为 t 时刻吸收瓶以及样品的质量之和，g； m 为
0
t
1.5 CO 2 吸附/解吸实验 初始吸收瓶以及样品的质量之和，g； m 样品 为吸收
采用称重法进行 CO 2 吸附/解吸实验 [22-23] ，进而 瓶内多孔液体的质量，g。
考察不同多孔液体的碳捕集性能。具体步骤为：将 CO 2 吸附实验结束后对多孔液体进行解吸处
一定量的多孔液体（约 2 g）加入吸收瓶中，然后将 理，再进行 CO 2 吸附实验，此为 1 个循环。在解吸
吸收瓶浸没在恒定温度（20 ℃）水浴环境中 10 min， 过程中，采用惰性气体吹扫的方式解吸 CO 2 ，并且
待其达到吸收所需温度后，利用减压阀将 0.1 MPa 将解吸时间控制在 1 h。利用上述性能评价装置进行
CO 2 以 30 mL/min 的流速以鼓泡的形式通入多孔液 了连续 4 次吸附/解吸循环实验，从而验证了不同多
孔液体的循环稳定性。
体。利用精确度为±0.0001 g 电子天平实时记录 CO 2
的捕获量，直至天平示数变化小于 0.005 g 时，即可
认为多孔液体吸附 CO 2 达到平衡。并根据下式计算 2 结果与讨论
多孔液体对 CO 2 的吸附容量： 2.1 ZIFs 材料的结构表征
(m  m  ) 1000 利用 SEM 和 HRTEM 分析不同粒径 ZIF-8 的微
q  t 0 （1）
t
m 样品 观形貌和粒径分布，结果如图 1 所示。

图 1 ZIF-8(43)（a）、ZIF-8(145)（b）和 ZIF-8(1400)（c）的 SEM 图；ZIF-8(43)（d）、ZIF-8(145)（e）和 ZIF-8(1400)（f）
的 HRTEM 图及其对应的粒径分布（g）、（h）、（i）
Fig. 1 SEM images of ZIF-8(43) (a), ZIF-8(145) (b) and ZIF-8(1400) (c); HRTEM images of ZIF-8(43) (d), ZIF-8(145) (e)
and ZIF-8(1400) (f) and their corresponding particle size distribution (g), (h), (i)

从图 1a~c 可以看出，3 种不同粒径的 ZIF-8 均 HRTEM 图（图 1d~f）进行粒径统计，结果见图 1g~i。
具有 ZIF 材料典型的菱形十二面体结构，说明成功 可见，三者均呈现出相对集中的粒径分布，3 种 ZIF-8
制备了 ZIF-8 材料，这为不同多孔液体的成功制备 材料的平均粒径分别为 43、145 和 1400 nm（取整
提供了必要前提。对不同粒径 ZIF-8 多孔材料的 数），故将不同粒径的多孔纳米材料 ZIF-8 分别命