甲烷在碳基材料和MOFs上极低压力下的吸附平衡

摘要

为研制新型吸附式天然气(ANG)吸附剂,比较了极低压力下甲烷在典型碳基吸附剂和MOFs上的吸附平衡。碳基吸附剂选择SAC-02活性炭、GS(2D)单层石墨烯和GS(3D)层状石墨烯;MOFs为由溶剂热法制备的MOF-5(S)、HKUST-1、ZIF-8以及由机械球磨得到的MOF-5(M)。试样首先由77K下氮气的吸附等温线确定孔大小及分布(PSD)、比表面积和微孔容积,然后在温度283~303K、压力0~0.1MPa测试甲烷的吸附平衡数据,并由Henry定律常数计算甲烷在试样上的极限吸附热。结果表明,碳基吸附剂的比表面积和微孔容积为影响其甲烷吸附量的关键因素;相对于MOF-5(S),MOF-5(M)的比表面积和微孔容积增大且PSD集中于微孔。设计ANG用MOFs应考虑ANG储存的压力范围。