Globally the combustion of fossil fuels has increased to a greater extent. Carbon dioxide (CO2) a major greenhouse gas isa by-product of such combustion practices. Increase in the quantity of CO2 emissions has resulted in serious environmental issues including global warming, ocean acidification, extreme weather, and much more leaving a direct impact on the human society. To reduce these emissions, we need a more efficient carbon dioxide capturing technology. Using advances in materials science and engineering we can develop newer technologies for the capture of carbon dioxide gas. Metal-organic frameworks (MOFs) constitute a class of three-dimensional porous materials. They have shown applicability in various fields including carbon dioxide capture. A vast variety of MOFs can be synthesized by selecting proper metal salts and organic-linkers to build up the MOF structure. This thesis focuses on the synthesis of MOFs through a sustainable process or green synthesis route. Most of the MOFs in this study have been synthesized at ambient temperature and pressure conditions with deionized water as the primary solvent. A total of eight MOFs were synthesized in this study using two organic-linkers namely, 1,2,4,5-tetrakis(4-carboxyphenyl)-benzene (H4TCPB) and 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone (H2DHBQ). The metal-salts used were based on hafnium, zirconium, cerium, magnesium, iron and manganese. A number of qualitative and quantitative tests were carried out onthe MOF samples to ensure their quality of produce and performance. The primary focus was to test the materials for their capacity to uptake carbon dioxide (CO2) in a mixture of flue gases. The highest CO2 uptake capacity was recorded to be 3.02 mmol/g (at 293 K and 1 bar) by the H2DHBQ-magnesium based MOF. All the materials showed good results andwere proven to be reusable. All the synthesized MOFs were crystalline in nature, showed a single-phase microstructure and high surface area values. A supplementary study was conducted wherein the powdered MOFs were 3D printed by the Direct Ink Writing (DIW) technique using an alginate binder. The study was satisfactory because the MOFs after being 3D printed, managed to preserve their inherent properties and characteristics. The results were in par with that of their pristine MOF counterparts. / Den globala förbränningen av fossila bränslen har i allt större utsträckning ökat. Koldioxid (CO2) är en avde viktigast växthusgaserna och erhålls som biprodukt från många förbränningsmetoder. Den höga haltenkoldioxid i atmosfären har resulterat i allvarliga miljömässiga konsekvenser inklusive den globaluppvärmningen, försurning av haven, extremt väder och mycket mer som har en direkt påverkan på detmänskliga samhället. För att minska dessa utsläpp behöver vi en mer effektiv koldioxidinfångningsteknologi. Med hjälp av framsteg inom materialvetenskapen kan vi utveckla nyare tekniker för att fångakoldioxid. Metallorganiska ramverk (MOFs) utgör en klass av tredimensionella porösa material. De har visat siganvändbara inom olika områden inklusive infångning av koldioxid. Många variation av MOF material kansyntetiseras från olika metallsalter och organiska ligander för att bygga upp MOF-strukturen. Dettaexamensarbete fokuserar på syntesen av metallorganiska ramverk via en grön syntesväg och en hållbarprocess. En stor del av MOF materialen som erhölls syntetiserades i rumstemperatur och vid normala tryckmed avjoniserat vatten som det primära lösningsmedlet. Åtta MOFs material syntetiserades i detta projekt med två olika organiska ligander, nämligen, 1,2,4,5-tetrakis(4-karboxifenyl)bensen (H4TCPB) och 2,5-dihydroxy-1,4-bensokinon (H2DHBQ). Metallsalternasom användes i synteserna baserades på hafnium(IV), zirkonium(IV), cerium(IV), magnesium(II), järn(II)och mangan(II). Ett antal kvalitativa och kvantitativa tester genomfördes på MOF:arna för att säkerställaderas kvalitet och prestanda. Det primära fokuset var att testa de olika materialen för deras förmåga att taupp koldioxid (CO2) i en blandning av olika gaser (så som kväve, N2). Den DHBQ-magnesium-baseradeMOF:en uppvisade den högsta CO2-upptagningsförmågan som var 3,02 mmol/g. Alla MOF material visadegoda resultat och visade sig även vara återanvändbara. Alla syntetiserade MOF:ar hade god kristallinitet,uppvisade en singulär fas samt hög ytarea. En kompletterande studie genomfördes där de syntetiserade MOFs materialen (i dess pulverform) 3Dprintades med hjälp av natriumalginat som bindemedel. Studien var lyckad eftersom MOF:arna erhöll entillämplig form/maktrostruktur samtidigt som materialen bevarade sina inneboende egenskaper efter 3Dprintningen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-487021 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Deole, Dhruva |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | MATVET Materialteknik ; 22004 |
Page generated in 0.0021 seconds