【摘要】： 金屬有機骨架配合物是一族類沸石材料。該類型材料由于結(jié)構(gòu)的豐富性、可調(diào)性，孔道的多樣性，高比面積等特點，在催化、分離、儲存氣體領(lǐng)域都被視為理想材料，尤其在儲存氣體方面更是得到同行學者的廣泛認可。金屬有機骨架配合物MOF-5為該種材料的典型代表，它為三維立體結(jié)構(gòu)，具有較高的比表面積、均一的孔道結(jié)構(gòu)，較大的孔容積，表現(xiàn)出良好的儲氫性能。 由于文獻報道的結(jié)果存在較大的爭議，本文系統(tǒng)研究了MOF-5樣品的合成及其儲氫性能。本文采用三乙胺直接加入法、三乙胺緩慢擴散法和溶劑熱法合成了MOF-5。實驗考察了反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和三乙胺(TEA)對合成的影響。采用XRD、IR、TG-DTA、SEM分析技術(shù)對樣品進行表征。實驗結(jié)果表明：無論哪種合成方法，相對結(jié)晶度較高的MOF-5樣品都是在Zn(NO_3)_2·6H_2O／對苯二甲酸(H_2BDC)=2／1(摩爾比)的配比下得到的。三乙胺直接加入法和三乙胺緩慢擴散法在DMF／H_2BDC=258.5(摩爾比)，TEA／H_2BDC=7.91(摩爾比)，反應(yīng)時間分別為2h和48h條件下得到相對結(jié)晶度較高的MOF-5粉晶樣品；溶劑熱法在DMF／H_2BDC=161.5／1，100℃晶化24h的條件下合成了MOF-5的大單晶。通過對三乙胺直接加入法和緩慢擴散法中引入H_2O_2合成樣品的具體實驗發(fā)現(xiàn)：在三乙胺緩慢擴散法中，H_2O_2有利于形成相對結(jié)晶度較高的MOF-5樣品，而在三乙胺直接加入法中未能達到理想的效果。 由于合成的MOF-5樣品中含有大量的DMF客體，這些客體占據(jù)骨架中的可用空間，堵塞了部分孔道，嚴重影響樣品的儲氫能力。為了提高樣品的儲氫能力，本文采用升溫活化和氯仿溶劑萃取兩種方法除去骨架中滯留的客體分子。研究表明，采用升溫活化樣品，只需將樣品在250℃活化12h，客體就可被完全脫附；氯仿處理樣品的方法也能達到完全除去客體的目的，但考慮到實驗的簡潔性，最終采用升溫活化的方法脫附客體。 論文研究了三乙胺直接加入法、三乙胺緩慢擴散法和溶劑熱法合成的MOF-5以及合成中加入H_2O_2得到的MOF-5的儲氫能力。采用XRD、SEM和氮吸附表征方法表征樣品后發(fā)現(xiàn)：三種方法合成的樣品和合成中加入H_2O_2得到的樣品在外觀和孔參數(shù)上都有所不同，外觀表現(xiàn)在樣品顆粒大小不同；孔參數(shù)體現(xiàn)在比表面積、孔容的較大差別。研究表明：MOF-5的儲氫能力與樣品的比表面積和孔容有關(guān)，樣品的比表面積越大，孔容越大，儲氫性能就越好。這同時也證明了MOF-5的儲氫機理屬于典型的物理吸附。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：O641.4;TK91
【圖文】：

M.Yaghi等人合成的MOF一5[36]是一系列MoF一n材料中最典型的Mo]日材料。它是由四個zn2+和一個02一形成【zr、016+的無機基圖1一 6MOF一5的晶體結(jié)構(gòu)示意圖 F19.1一 6Sehemeofframework strueturesofMOF一5團，這個基團和 [OZc一C6風一c02]’一以八面體形式連接，形成三維立體的骨架結(jié)構(gòu)(見圖l一6)。MoF一5(Fm一3m)為立方晶體，a=25.6690(3)A，v=169一3.2(3)A。是一種比表面積高、具有較大孔容積、孔道結(jié)構(gòu)規(guī)則的多孔材料。而且該種材料表現(xiàn)出良好的儲氫性能。自MOF一5首次被合成以來，大量的科研工作者對該種材料的功能性進行了研究，尤其在儲氫領(lǐng)域進行了研究。近些年來，科研工作者對MOF一5這種新型材料的研究一直保持極大的興趣。有一批課題組先后報道了MOF一5的合成和儲氫能力。它的合成有兩種方法

圖4一7三乙胺直接加入法合成樣品的SEM圖 F19.4一 7SEMimageofMOF一 5synthesizedbydireetmixingofTEA圖4一8三乙胺直接加入法加入I書O:合成樣品的SEM圖 F19.4一 8SEMimageofMOF一 5synthesizedbydireetmixingofTEAm.:thod withadditionofHZOZ4.3.2三乙胺緩慢擴散法得到樣品的SEM圖4一9為三乙胺緩慢擴散法合成樣品的SEM圖。緩慢擴散法中加入H20:得到樣品40

太原理卜大學碩十研究生學位論文也用電子掃描電鏡進行觀測，用于考察H20:白勺加入對其樣品形貌的影響，見圖4一1認圖4一9三乙胺緩慢擴散法合成樣品的SEM圖 F19.4一 9SEMimageofMOF一5synthesizedbyslowdiffUsionofTEAmethod圖4一!o三乙胺緩慢擴散法加入HZO:合成樣品的SEM圖 F19.4一 10SEMimageofMOF一 5synthesizedbyslowdiffusionofTEAmethod withadditionofHZOZ

【同被引文獻】

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本文編號：2784562