金屬有機骨架化合物合成及改性和儲氫性能研究.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)更佳氫氣存儲技術(shù)。使用多孔材料吸附儲氫能夠有效的克服液化儲氫、高壓儲氫等方式造成的成本高，操作難度大等缺點。金屬有機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，因此金屬有機骨架材料在氫氣存儲方面具有廣闊的應(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。同時在MOF-5的骨架結(jié)構(gòu)當中摻雜金屬銅鎳對材料進行改性，探究改性后的材

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

3、制備得到的晶體材料Ni-MOF-5的吸附儲氫性能增高。然而當Zn/Ni比繼續(xù)增加時，材料的儲氫性能反而下降。當Zn/Ni為9:1時，在溶劑DMF中添加乙醇會導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Zn/Ni為8:2，7:3時，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材料進行純化處理

4、，實驗發(fā)現(xiàn)采用“DMF+CH3COCH3”方式處理的樣品具有更好的吸附儲氫性能。
　　在MOF-5骨架結(jié)構(gòu)當中摻雜銅金屬同樣能夠提高晶體材料的穩(wěn)定性能。當合成液中Zn/Cu為9:1，8:2，7:3時，制備的晶體材料Cu-MOF-5的吸附儲氫性都得到了不同程度的提高。其中當Zn/Cu為7:3時，材料的吸附儲氫性能達到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骨架中負載不同的金屬銅鎳都