金屬有機(jī)骨架化合物合成及改性和儲(chǔ)氫性能研究.pdf

1、隨著氫能的利用受到越來越多的關(guān)注，研究者們致力于開發(fā)更佳氫氣存儲(chǔ)技術(shù)。使用多孔材料吸附儲(chǔ)氫能夠有效的克服液化儲(chǔ)氫、高壓儲(chǔ)氫等方式造成的成本高，操作難度大等缺點(diǎn)。金屬有機(jī)骨架化合物作為新型的多孔材料，具有高比表，高孔容，可修飾的孔道結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，因此金屬有機(jī)骨架材料在氫氣存儲(chǔ)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以MOF-5作為研究對象，研究合成條件對MOF-5的吸附性能的影響。同時(shí)在MOF-5的骨架結(jié)構(gòu)當(dāng)中摻雜金屬銅鎳對材料進(jìn)行改性，探究改性后的材

2、料的吸附儲(chǔ)氫性能。
　　通過對不同溫度（100℃，120℃，150℃）和不同反應(yīng)時(shí)間（12h，16h，24h）下制備的MOF-5晶體材料進(jìn)行氫氣吸附性能測試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)溫度為120℃，反應(yīng)時(shí)間為16h時(shí)，得到的MOF-5具有較好的晶體結(jié)構(gòu)并且此時(shí)晶體材料的吸附性能最好。
　　通過在MOF-5骨架結(jié)構(gòu)中摻雜金屬鎳，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)金屬鎳的摻雜能夠有效地提高材料的穩(wěn)定性能。當(dāng)合成MOF-5的合成液中Zn/Ni為9:1，8:2，7:3時(shí)，

3、制備得到的晶體材料Ni-MOF-5的吸附儲(chǔ)氫性能增高。然而當(dāng)Zn/Ni比繼續(xù)增加時(shí)，材料的儲(chǔ)氫性能反而下降。當(dāng)Zn/Ni為9:1時(shí)，在溶劑DMF中添加乙醇會(huì)導(dǎo)致材料的吸附性能隨著溶劑中乙醇添加量的增加先增大后減小。當(dāng)Zn/Ni為8:2，7:3時(shí)，在溶劑中添加乙醇溶液而制備得到的晶體材料Ni-MOF-5的氫氣吸附性能不但沒有增加反而減少。通過使用“DMF+CH3OH”和“DMF+CH3COCH3”兩種方式對Ni-MOF-5材料進(jìn)行純化處理

4、，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用“DMF+CH3COCH3”方式處理的樣品具有更好的吸附儲(chǔ)氫性能。
　　在MOF-5骨架結(jié)構(gòu)當(dāng)中摻雜銅金屬同樣能夠提高晶體材料的穩(wěn)定性能。當(dāng)合成液中Zn/Cu為9:1，8:2，7:3時(shí)，制備的晶體材料Cu-MOF-5的吸附儲(chǔ)氫性都得到了不同程度的提高。其中當(dāng)Zn/Cu為7:3時(shí)，材料的吸附儲(chǔ)氫性能達(dá)到1.67wt%。通過對比金屬銅鎳金屬摻雜對MOF-5材料吸附性能的影響可以發(fā)現(xiàn)，在MOF-5骨架中負(fù)載不同的金屬銅鎳都