بررسی سنتز ZIF-8 با استفاده از حلال سبز بسا زود گداز مبتنی بر کولین کلرید برای جذب کربن دی‌اکسید

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی قوچان، قوچان، ایران

چکیده

بدون شک، شکل ­گیری همه ویژگی­ های یگانه نانوساختارهای چارچوب ایمیدازولی زئولیتی(ZIF) وابسته به روش سنتز مناسب و کامل آن­ ها است. در این پژوهش، یک روش آسان و مناسب، با استفاده از یک نوع  از حلال­ های سبز مایع یونی با نام حلال بسا زود گداز مبتنی بر کولین کلرید، و بدون صرف انرژی بالا در دمای اتاق برای سنتز چارچوب ایمیدازولی زئولیتی-8 (ZIF-8) ارایه شد. اثر پارامترهای عملیاتی گوناگون مؤثر بر سنتز ساختار یادشده مانند نسبت نمک به اتصال دهنده، دما، امواج فراصوت و نوع مایع یونی نیز ارزیابی شد. همچنین برای ارزیابی عملکرد جاذب‌­ سنتز شده در میزان جذب کربن دی‌اکسید‌، هم دما‌های تعادلی این گاز در دمای محیط مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه ­ها نشان می ­دهد، ظرفیت جذب کربن دی­ اکسید بر روی جاذب ZIF-8 سنتز شده با مایع یونی در فشار 1 و 14 بار از شرایط دلخواهی برخوردار بوده و در دمای محیط به ترتیب برابر 27/0 و 4/4 میلی ­مول بر گرم می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Mirzadeh E., Akhbari K., Synthesis of Nanomaterials with Desirable Morphologies from Metal-Organic Frameworks for Various Applications, Cryst.Eng. Comm., 18(39): 7410-7424 (2016).
[3] Cravillon J., Münzer S., Lohmeier S.J., Feldhoff A., Huber K., Wiebcke M., Rapid Room-Temperature Synthesis and Characterization of Nanocrystals of a Prototypical Zeolitic Imidazolate Framework, Chem. Mater., 21(8): 1410-1412 (2009).
[4] Venna S.R., Carreon M.A.,­ Highly Permeable Zeolite Imidazolate Framework-8 Membranes for CO2/CH4 Separation, J. Am. Chem. Soc., 132(1): 76-78 (2009).
[5] Yeo Z.Y., Zhu P.W., Mohamed A.R., Chai S.P., An Enhanced Hybrid Membrane of ZIF-8 and Zeolite T for CO2/CH4 Separation, CrystEngComm, 16(15): 3072-3075 (2014).
[6] Lai L.S., Yeong Y.F., Ani N.C., Lau K.K, Shariff A.M., Effect of Synthesis Parameters on the Formation of Zeolitic Imidazolate Framework 8 (ZIF-8) Nanoparticles for CO2 Adsorption, Part. Sci. Technol., 32(5): 520-528 (2014).
[7] Bhattacharjee S., Jang M.S., Kwon H.J, Ahn W.S., Zeolitic Imidazolate Frameworks: Synthesis, Functionalization, and Catalytic/Adsorption Applications, Catal. Surv. Asia, 18(4): 101-127 (2014).
[8] Belmabkhout Y., Guillerm V., Eddaoudi M., Low concentration CO2 Capture Using Physical Adsorbents: Are Metal-Organic Frameworks Becoming the New Benchmark Materials?Chem. Eng. J., 296: 386-397 (2016).
[9] Tatarko Jr, John L., "The production, Properties and Applications of the Zinc Imidazolate, ZIF-8", University of Louisville, (2015).
[10] Zeng X., Chen R.Y., Yang X.B., Li J.T,  Luo X.T., Synthesis and Characterization of Zeolitic Imidazolate [email protected] Sodalite Composite Particles, Mater. Sci. Forum, 852: 1250-1255 (2016(.
[12] Dey C., Kundu T., Biswal B.P., Mallick A,  Banerjee R., Crystalline Metal-Organic Frameworks (MOFs): Synthesis, Structure And Function, Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci., Cryst. Eng. Mater., 70(1): 3-10 (2014).
[13] Butova V.V.E., Soldatov M.A., Guda A.A., Lomachenko K.A, Lamberti C., Metal-Organic Frameworks: Structure, Properties, Methods of Synthesis and Characterization, Russ. Chem. Rev., 85(3): 280-307 (2016).
[14] Rubio-Martinez M., Avci-Camur C., Thornton A.W., Imaz I., Maspoch D., Hill M.R., New Synthetic Routes Towards MOF Production at Scale, Chem Soc Rev., 46(11): 3453-3480 (2017).
[15] Reinsch H., “Green” Synthesis of Metal‐Organic Frameworks, Eur. J. Inorg. Chem., 2016(27): 4290-4299 (2016).
[16] Fujie K., Kitagawa H., Ionic Liquid Transported into Metal-Organic Frameworks, Coord. Chem. Rev., 307: 382-390 (2016).
[18] Ferraz R., Prudêncio C., Vieira M., Fernandes R, Noronha J.P., Ionic Liquids Synthesis–Methodologies, Organic Chem. Curr. Res., 46(38): 1-2 (2015).
[19] Zhang J., Han B., Li J., Zhao Y.,  Yang G., Carbon Dioxide in Ionic Liquid Microemulsions, Angew Chem. Int. Edit., 50(42): 9911-9915 (2011).
[20] شریفی، سید میثم؛ بهزادی، بهمن؛ " بررسی روش­های عمومی سنتز مایعات یونی با نگاه ویژه به سنتز مایعات یونی آمینواسید اولین کنفرانس بین المللی نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاه، (1391).
[21] Zhang Q., Vigier K.D.O., Royer S., Jérôme F., Deep Eutectic Solvents: Syntheses, Properties And Applications, Chem. Soc. Rev., 41(21): 7108-7146 (2012).
[22] Wang Y., Xu Y., Ma H., Xu R., Liu H., Li D., Tian Z., Synthesis of ZIF-8 in a Deep Eutectic Solvent Using Cooling-Induced Crystallisation, Micropor Mesopor Mat., 195: 50-59 (2014).
[23] راهبری سی­سخت، مسعود؛ تقی زاده، روح الله؛ پورانفراد، عبدالرسول؛ "جذب گاز دی­اکسیدکربن با استفاده از مایعات یونیچهاردهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، (1391).
[24] Sistla Y.S., Khanna A., Carbon Dioxide Absorption Studies Using Amine-Functionalized Ionic Liquids, J. Ind. Eng. Chem., 20(4): 2497-2509 (2014).
[25] Chen B., Yang Z., Zhu Y., Xia Y., Zeolitic Imidazolate Framework Materials: Recent Progress in Synthesis and Applications, J. Mater. Chem. A, 2: 16811–16831 (2014). 
[26] Azizi N., Dezfooli S., Hashemi M.M., Greener Synthesis of Spirooxindole in Deep Eutectic Solvent, J. Mol. Liq., 194: 62-67 (2014).
[27] Liu C., Sun F., Zhou S., Tian Y., Zhu G., Facile Synthesis of ZIF-8 Nanocrystals in Eutectic Mixture, CrystEngComm, 14(24): 8365-8367 (2012).
[28] Hu Y., Kazemian H., Rohani S., Huang Y., Song Y., In Situ High Pressure Study of ZIF-8 by FTIR Spectroscopy, Chem. Commun., 47(47): 12694-12696 (2011).
[29] Yao J., Chen R., Wang K., Wang H., Direct Synthesis of Zeolitic Imidazolate Framework-8/Chitosan Composites in Chitosan Hydrogels, Micropor Mesopor Mat.,165: 200-204 (2013).
[30] He M., Yao J., Liu Q., Wang K., Chen F., Wang H., Facile Synthesis of Zeolitic Imidazolate Framework-8 from a Concentrated Aqueous Solution, Micropor Mesopor Mat., 184: 55-60 (2014).
[31] Shahrak M.N., Ghahramaninezhad M., Eydifarash M., Zeolitic Imidazolate Framework-8 for Efficient Adsorption and Removal of Cr (VI) Ions from Aqueous Solution, Environ. Sci. Pollut. R., 24(10): 9624-9634 (2017).
[32] Nune S.K., Thallapally P.K., Dohnalkova A., Wang C., Liu J., Exarhos G.J., Synthesis and Properties of Nano Zeolitic Imidazolate Frameworks, Chem. Commun., 46(27): 4878-4880 (2010).
[34] فشی، فاطمه؛ قائمی، احد؛ مرادی، پیمان؛ مقایسه عملکرد اصلاح جاذب‏های زئولیت و آلومینا با محلول پیپرازین برای افزایش شدت جذب گاز کربن دی‌اکسید،  نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)39: 99 تا 110 (1399).
[35] مهدی­زاده، مرضیه؛ قائمی، احد؛ مدل‌سازی و شبیه‌سازی ستون بستر ثابت جذب واکنش‌دار کربن‌دی‌اکسید توسط پلی‌اسپارتامید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)38 : 189تا198 (1398).