ZIF-8-殼聚糖復合材料的制備及其二氧化碳吸附性能研究ZIF-8/殼聚糖復合材料的制備及其二氧化碳吸附性能研究

摘要：近年來，隨著全球氣候變化的嚴重性日益凸顯，二氧化碳的排放問題逐漸引起了廣泛關注。探索高效吸附二氧化碳的材料成為了一項重要的研究方向。本研究以ZIF-8（金屬有機骨架材料）和殼聚糖為基礎，通過水熱法制備出了ZIF-8/殼聚糖復合材料，并對其二氧化碳吸附性能進行了研究。

正文：一、引言

二氧化碳是導致全球氣候變暖的主要原因之一，其大量排放對地球造成嚴重影響。因此，尋找高效吸附二氧化碳的材料成為了研究的熱點之一。ZIF-8作為一種有望應用于二氧化碳捕獲和儲存的材料，具有優(yōu)異的吸附性能和化學穩(wěn)定性。然而，由于其自身親水性較強，ZIF-8在吸附水分子時容易失去吸附二氧化碳的能力。所以，為了進一步提高ZIF-8材料的吸附能力，本研究引入了殼聚糖，以期改善ZIF-8的親水性。

二、材料和方法

1.實驗材料

ZIF-8的合成中使用了C6H12N4O4和Zn(NO3)2·6H2O作為前體材料，而殼聚糖作為復合材料的載體。

2.實驗方法

（1）制備ZIF-8/殼聚糖復合材料

首先，將殼聚糖溶解于乙醇中，并攪拌均勻。將合成好的ZIF-8懸浮液加入到殼聚糖溶液中，并繼續(xù)攪拌。隨后，將混合物用超聲處理2小時，將懸浮液離心，收集沉淀物后，在110℃下干燥24小時，最終制備得到ZIF-8/殼聚糖復合材料。

（2）表征分析

使用掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和傅里葉變換紅外光譜（FTIR）對所制備的復合材料進行表征。

（3）二氧化碳吸附性能測試

使用質量法測定ZIF-8/殼聚糖復合材料對二氧化碳的吸附性能。將一定質量的復合材料置于密閉容器中，然后將容器暴露于一定濃度的二氧化碳氣體中。根據(jù)樣品前后的質量差異計算出吸附率。

三、結果和討論

通過SEM和TEM觀察復合材料的結構，發(fā)現(xiàn)ZIF-8顆粒均勻分布在殼聚糖基質中，并且復合材料具有較大的比表面積。

通過FTIR分析，發(fā)現(xiàn)在ZIF-8/殼聚糖復合材料中，殼聚糖與ZIF-8之間發(fā)生了相互作用。這種相互作用可以增強復合材料的親疏水性，從而提高其對二氧化碳的吸附能力。

二氧化碳吸附性能測試結果顯示，ZIF-8/殼聚糖復合材料對二氧化碳展現(xiàn)出了優(yōu)異的吸附能力，吸附率顯著高于純ZIF-8材料。

四、結論

本研究成功制備了ZIF-8/殼聚糖復合材料，并研究了其二氧化碳吸附性能。結果顯示，復合材料具有較大的比表面積和優(yōu)異的吸附能力，這可能歸因于殼聚糖與ZIF-8之間的相互作用。未來的研究可以進一步探究復合材料中殼聚糖與ZIF-8的相互作用機理，并優(yōu)化制備工藝，以提高二氧化碳吸附性能，為二氧化碳捕獲和儲存領域的應用提供新材料綜合以上實驗結果和討論，我們成功制備了ZIF-8/殼聚糖復合材料，并研究了其對二氧化碳的吸附性能。通過SEM和TEM觀察，發(fā)現(xiàn)復合材料具有較大的比表面積，ZIF-8顆粒均勻分布在殼聚糖基質中。通過FTIR分析，發(fā)現(xiàn)復合材料中殼聚糖與ZIF-8之間發(fā)生了相互作用，增強了復合材料的親疏水性，從而提高了對二氧化碳的吸附能力。實驗結果顯示，ZIF-8/殼聚糖復合材料對二氧化碳展現(xiàn)出了優(yōu)異的吸附能力，吸附率顯著高于純ZIF-8材料。因此，ZIF-8/殼聚糖復合材料有潛力應用于二氧化碳的捕獲和儲存領域。未來的