SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF POROUS POLYMERS AND METAL-ORGANIC FRAMEWORKS/POLYMER COMPOSITES FOR CARBON CAPTURE

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF POROUS POLYMERS AND METAL-ORGANIC FRAMEWORKS/POLYMER COMPOSITES FOR CARBON CAPTURE. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Mahmoud Abdelnaby-PhD-Thesis-CD-Copy (1)_removed.pdf
Restricted to Repository staff only until 18 November 2020.

Download (7MB)

Arabic Abstract

تهدف هذه الدراسه الي تحضير و توصيف أولا أطر معدنيع عضويه ذان معادن بها اوربتال فارع و تطبيق هذة المواد واختبارها لمتصاص و تخزين غاز ثاني أكسيد الكربون. الاجزء الاخر في هذه الدراسه يهدف الي تحضير مجموعة بوليميرات جديدة ذات كثافه عاليه من النيتروجين القلوي المعروف بقابليته علي زياده اختيارية المواد لمنصاص و فصل غاز ثاني أكسيد الكربون. ثم توصيف هذه المواد بطرق مختلفة لتوضيح طبيعة وكيفية ارتباط الوحدات المكونة لهذه البوليمرات بعضها ببعض حيث تم استخدام جهاز الرنين المغناطيسي النووي والأشعة تحت الحمراء وتحليل العناصر الأساسية. وتم أيضاً دراسة الصفات الحرارية للبوليمرات عن طريق جهاز التحليل الوزني الحراري. بعد الانتهاء من توصيف المواد بالأجهزة المذكورة وغيرها تم اختبار قدرة المواد على امتصاص غاز ثاني أكسيد الكربون بالإضافة إلى غازات أخرى وهي الميثان والنيتروجين. و لقياس قدرة المادة على الامتصاص الاختياري لغاز ثاني أكسيد الكربون من الخليط الذي يحتوي علي النيتروجين و بخار الماء ( الطبقا للظروف المماثلة في الصناعه) تم اختبار البوليميرات الجديده للفصل الحركي لغاز ثاني أكسيد الكربون من هذا الخليط باستخدام تقنية البريك ثروbreakthrough measurements. في النهاية تم مقارنة النتائج مع مواد أخرى تم نشرها في أعمال بحثية مختلفة لتقييم قدرة المواد التي تم تحضيرها في هذا العمل. و اظهرت هذة المقارنه أن المواد المحضره في هذة الدراسه تتفوق علي معظم المواد العضويه التي تم نشرها في هذا المجال

English Abstract

The aim of this work firstly, the synthesis and characterization of Metal Organic Frameworks (MOFs) with open metal sites (MOF-74 analogs) then test the synthesized MOF for selective CO2 capture. second main part is the design, synthesis and characterization of a novel class of hypercrosslinked porous polymers with excellent physiochemical properties via one step polycondensation reaction to produce efficient, selective and chemically stable porous polymer networks for the capture of carbon dioxide in presence of water. These polymers were then characterized by 13C-NMR, FTIR, and CHN elemental analysis for structure elucidation and powder XRD was used for determination of amorphous nature of the materials. Thermal properties were investigated using thermal gravimetric analysis. The polymer networks will go through different reaction conditions in order to achieve best textural features that will consist of the high surface area, microporosity, and high adsorption capacity of carbon dioxide with high CO2 selectivity compared to methane and nitrogen. The different functionalities (-NH2, -NH-, and -S-) present in the polymer backbone are expected to contribute to the efficacy of the adsorption process. The rigid aromatic-heteroaromatic functionalized repeating units linked with methylene units should provide the textural features, a high surface area with amine adsorption sites specific for carbon dioxide. Once synthesized and characterized, the porous polymeric networks were evaluated for their efficacy in the selective adsorption of carbon dioxide. Furthermore, Dynamic breakthrough measurements were then performed, in which the synthesized new copolymers were demonstrated capable of separating CO2 from both dry and wet (91% relative humidity) gas mixtures – mixtures whose composition mimicked those found in a flue gas stream. Finally, the outcome of the work is evaluated by a comparison of the related organic polymers reported before to identify the efficiency of the synthesized polymers in this study.

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Chemistry
Divisions: College Of Sciences > Chemistry Dept
Committee Advisor: Yaghi, Omar M.
Committee Members: Isab, Anvarhusein A and El-Ali, Bassam M. and Khaled, Mazen M.
Depositing User: MAHMOUD MOHAMED ABDELNABI (g201310830)
Date Deposited: 18 Nov 2019 08:49
Last Modified: 18 Nov 2019 08:56
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141026