金屬有機框架化合物與氧化石墨烯復合材料的氣體吸附性能研究.pdf

1、密級桂林電子科技大學碩士學位論文題目金屬有機框架化合物與氧化石墨烯復合材料的氣體吸附性能研究（英文）（英文）ResearchonGasesStagePropertiesofMetalganicFramewks(MOFs)–GrapheneOxideCompositeMaterials研究生學號:1310201014研究生姓名:楊天寶指導教師姓名、職務指導教師姓名、職務:孫立賢教授申請學位門類:工學碩士學科、?？啤I(yè)名稱:材料科學與工程

2、提交論文日期:2016年4月10日論文答辯日期:2016年6月4日摘要I摘要本碩士論文圍繞金屬有機框架化合物（MOFs：MetalganicFramewks）和氧化石墨烯（GO：GrapheneOxide）所形成的新型復合材料研究工作展開，合成了一系列MOFGO復合材料，通過X射線衍射儀、透射電鏡、掃描電鏡、紅外光譜儀、熱重分析儀和物理吸附儀對其結構進行表征，研究了其在儲H2和CO2吸附方面的應用。通過改進的Hummers方法合成GO材

3、料，然后利用微波水熱法原位合成HKUST1GO復合材料，并系統(tǒng)地研究了GO復合對HKUST1結構的影響。研究結果表明，HKUST1與GO復合后，其顆粒粒徑逐漸變小，最小平均尺寸只有2nm，而且這些細小顆粒規(guī)整的生長在GO表面。這一獨特的結構特性讓該復合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的H2儲存和CO2吸附性能。在77K和1bar下，H2儲存容量比純HKUST1增加了13%，而在1bar以及273K和298K下其CO2的吸附量分別提高了30%和60%。相比

4、微波合成的方法，傳統(tǒng)水熱法合成的材料具有規(guī)整的顆粒形貌。利用高溫高壓水熱法合成了HKUST1GO復合材料，同樣考察了GO添加量對HKUST1結構的影響。結果表明，同時GO片層結構直接覆蓋在HKUST1表面，與核殼結構十分類似。研究表明這種新穎的結構能有效地提高材料的孔隙結構，從而提高儲H2和CO2吸附性能。在77K和1bar下，H2儲存容量比純HKUST1增加了19%，而在1bar以及273K和298K下其CO2的吸附量分別提高了25%

5、和67%。首次利用傳統(tǒng)高溫高壓水熱法合成MIL125GO復合材料，研究了GO摻雜對其結構的影響。結果表明，復合材料呈現(xiàn)出圓餅狀，并且MIL125的外表面包覆有GO片層結構。這種特性不僅能提高材料的的比表面積，而且能增加材料的穩(wěn)定性，從而提高材料的吸附性能。在77K和1bar下，H2儲存容量比純HKUST1增加了39%，而在1bar以及273K和298K下其CO2的吸附量分別提高了32%和26%。根據(jù)本論文的實驗結果和已有的相關文獻報道，