魔芋葡甘聚糖(KGM)衍生物的合成及其儲氫材料的探索研究.pdf

1、在全球能源形勢與環(huán)境問題的雙重壓力下，世界各大經(jīng)濟體都努力尋求清潔、環(huán)保、高效且可持續(xù)的新能源。其中以風能、潮汐能、地熱能及氫能最受能源公司和各個國家能源部門的青睞。相比其他幾種能源，氫能以其高效、清潔、來源廣泛且供應穩(wěn)定受到各研究機構的特別重視。氫能的規(guī)?；瘧?，必須首先解決氫氣的制備，存儲以及能量轉化，在氫氣制備和燃料電池技術都日趨成熟的今天，氫氣存儲成為限制氫能使用的唯一技術瓶頸。世界眾多研究機構都投入巨資解決這一問題?；仡櫖F(xiàn)有較

2、成熟的儲氫技術，由于氫自身的特殊性質，存儲方式雖然多樣化，但是卻沒有一種方式能夠達到氫能大量應用的目標。因此，本研究從探索的角度出發(fā)，試圖以天然高分子為基礎材料，通過改性或者修飾制備出一種儲氫材料，為儲氫材料的研究領域提供一種全新的思考角度。
　　 本研究選取魔芋葡甘聚糖(KGM)作為基礎材料，以吡啶為催化劑，制備出粉末狀的苯酐酯化魔芋葡甘聚糖(PKGM)。通過單因素實驗，獲得了一系列不同取代度的PKGM，采用了多種現(xiàn)代分析測試

3、手段分析了該改性產(chǎn)物的各種性能，結果表明：制備出的PKGM隨著取代度的提升，表觀形貌出現(xiàn)越來越多的粗糙結構，非晶態(tài)現(xiàn)象更加明顯，紅外圖譜出現(xiàn)了明顯的苯環(huán)特征吸收峰，對應的羧基特征峰也有較大程度的增強，分子量也有較大比例的下降，約為天然KGM數(shù)均分子量的10％-50％，熱穩(wěn)定性也有所下降，從210℃下降至140℃。比表面積(SSA)有一定的增加，較KGM增加50％左右。在此基礎上進行分析比表面積發(fā)現(xiàn)其不能達到測試單位所要求的氫氣吸附材料對

4、比表面積(SSA)的要求(400-600 m2/g)，未能進行相關實驗。同時對改性魔芋葡甘聚糖(PKGM)進行多種溶劑的溶解實驗表明，其不具備在任何一種常規(guī)溶劑中良好的分散，因此無法進行高分子溶液-金屬離子絡合試驗。在進行PKGM-金屬離子吸附的試驗中，發(fā)現(xiàn)其對金屬離子表現(xiàn)出了較好的吸附性能，因此嘗試用PKGM吸附金屬離子的方法與金屬離子結合以增加氫氣吸附位點。對于PKGM吸附金屬銅離子，Cu(Ⅱ)離子去除率達到80％以上，同時吸附量也

5、有16mg/g以上，但最終的PKGM-Cu(Ⅱ)絡合物的比表面積(SSA)分析表明其仍舊不能達到測試單位所要求的氫氣吸附材料對比表面積的要求。
　　 在對以上研究進行總結之后，本研究將關鍵問題歸結為對天然高分子的單純改性不能夠改變高分子比表面積小，空隙率差的特性。最終選擇了以碳納米管作為支撐，將天然的魔芋葡甘聚糖(KGM)及改性魔芋葡甘聚糖(PKGM)涂覆到修飾過的多壁碳納米管(MWCNTs)形成所謂的PKGM-涂覆碳納米管復合