具有边缘传递网的稀土MOFs（RE-shp-MOF-1,RE-alb-MOF-1）储氢性能研究

应用巨正则蒙特卡洛方法,模拟氢气在RE-shp-MOF-1,RE–alb-MOF-1两类六种金属有机骨架材料中的吸附行为;运用非定域密度泛函理论（Non Local Density Functional Theory)模型,分析了两类金属有机骨架材料的孔径分布. 结果表明：在温度为77 K,压强为1000 KPa的条件下,RE-shp-MOF-1和RE-alb-MOF-1均表现出良好的储氢性能,质量储氢密度达到美国能源部氢能源发展路线图的计划目标;由于显著的孔径差异,它们的吸附等温线会出现两个吸附平台;而RE-shp-MOF-1因为拥有更多10～20 Å孔径的孔,更大的比表面积和孔容,表现出更好的储氢性能,适合作为理想的储氢材料.     

金属有机骨架材料对于氨基硼烷储放氢性能的改善研究

选择金属铜为配位中心的金属有机骨架作为载体材料对于氨基硼烷在氨气氛下进行负载,得到的复合体系表现出明显改善的储氢热力学和动力学性能,同时该复合体系也可以有效抑制在氨基硼烷的分解过程中杂质气体的释放.     

金属有机骨架材料的合成及吸附性能的研究进展

文中简要概述了金属有机骨架材料的合成方法,以及近年来关于金属有机骨架材料在吸附性能领域上的研究进展,并对其技术创新及应用前景进行展望.     

金属催化剂对储氢材料(90-x)Mg5C5NCxM(M=Al,Mo或Ni,x=0～10)性能的影响

添加金属催化剂是改善镁基储氢材料储氢性能的有效方式。为研究金属Al,Mo,Ni对镁碳材料的储氢性能的催化作用,用氢气反应球磨法制备了镁碳储氢材料(90-x)Mg5C5NCxM(C=无烟煤基微晶碳,NC=针状焦,M=Al,Mo或Ni,x=0～10),并用排水法放氢测试装置和差示扫描量热分析仪对材料的放氢性能进行了测试。结果表明,添加适量的金属催化剂均能够提高材料的储氢密度,其中添加0.5%的Al可使储氢密度提高11.9%,达4.7%,但Al添加量≥2%时,物料在球磨时容易发生焊接,导致储氢密度降低;Ni具有催化储氢材料放氢的作用,材料89Mg5C5NC1Ni的初始放氢温度仅206.4℃,比不添加Ni时降低了119.2℃。     

第一性原理研究锂修饰的类石墨烯碳氮纳米结构的储氢性能

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了锂修饰的类石墨烯碳氮纳米结构的储氢性能.结果表明该体系是一种理想的储氢材料,锂原子通过向衬底转移电荷而带正电,通过静电场的极化作用,每个锂原子可以吸附3个氢分子,其储氢的质量比可达11.5 wt%.氢分子的平均吸附能比较理想,可以实现在室温下可逆的储氢和放氢.     

MOFs材料对室内挥发性有机物吸附和光催化降解的研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)由于其高孔隙率、高比表面积和高度可调的物理化学结构在气体吸附领域受到广泛关注.与此同时MOFs的类半导体特性也使其成为了光催化领域内的研究热点.本文将MOFs的吸附与光催化两种作用过程结合讨论,提出MOFs材料基于两种作用协同去除室内低浓度挥发性有机污染物的优势.从修饰MOFs的方法分类,综...     

Co-Mn 金属有机骨架衍生的双金属硫化物及其在锂离子电池负极材料中的应用

介绍了一种通过简单的室温搅拌合成具有多孔结构的 Co-Mn 金属有机框架(metal-organic-framework, MOF)材料的方法, 并对制备的双金属 MOF 进行气相硫化, 得到多孔 CoS介绍了一种通过简单的室温搅拌合成具有多孔结构的Co-Mn金属有机框架(metalorganic-framework,MOF)材料的方法,并对制备的双金属MOF进行气相硫化,得到多孔CoS_2/MnS双金属复合材料.与相同方法制备的单金属MnS与CoS2材料对比发现,CoS_2/MnS双金属复合材料表现出了类似花瓣状的多孔片状结构以及更小的粒径,在作为锂离子电池电极材料使用时表现出了最好的储锂性能.这主要归因于类花瓣状的多孔结构:一方面为锂离子提供了更短的传输路径以及更多的接触位点;另一方面也缓解了材料锂化/去锂化过程的体积变化.此外,两种金属硫化物的有机结合也抑制了材料在循环过程中由于体积变化而导致的容量快速衰减.最后,MOF有机配体衍生的碳骨架也为增强材料的导电性起到了积极的作用.     

笼型Li6Si5团簇的结构和储氢性能研究

利用密度泛函M06方法,在6-311+G(d, p)基组水平上对Si_5和Li修饰的Si_5团簇的几何结构和电子性质及储氢性能进行理论计算研究.结果表明, Si_5团簇最低能量构型为笼型结构,纯Si_5团簇不能有效吸附氢分子. Li原子的引入显著改善了Si_5团簇的储氢能力.以六个Li原子穴位修饰Si_5团簇为载体,每个Li原子周围可以有效吸附三个氢分子,其氢分子的平均吸附能为2.395 kcal/mol,储氢密度可达16.617 wt%.合适的吸附能和较高储氢密度表明Li修饰Si_5团簇有望成为理想的储氢材料.     

基于金刚石结构碳的多孔材料设计及储氢性能研究

基于金刚石结构的碳设计了多孔材料,利用GCMC方法对其在温度为298 K,压强为0~100 bar的条件下的储氢量、氢分子分布和等量吸附热进行了讨论.考虑孔内壁以化学吸附的氢在内,PCM-2和PCM-3两种多孔材料的重量储氢量达到了相关机构规定的实际储氢应用的最低标准.氢分子密度分布图表明氢分子在孔道中的分布距离孔道边缘有一定的距离,此距离是因氢分子具有一定的动力学直径所致.等量吸附热表明多孔材料对氢分子的吸附属于物理吸附.     

聚噻吩咔唑共轭微孔聚合物CO2吸附性能研究

大气中二氧化碳的增加会导致地球表面升温,解决二氧化碳的温室效应迫在眉睫.共轭微孔聚合物(CMPs)是一种具有微孔或介孔结构的新型多孔有机材料,由于CMPs结构可调谐性、高表面积和优异的稳定性,CMPs已成为吸附二氧化碳的明星材料.根据已有的经验,网络结构中的极性单元有利于CO_2吸附性能的提高.因此,提出了一种基于噻吩和咔唑两种极性结构单元共聚获得共轭微孔聚合物(CMPs)SN@CMP-1-7的设计策略,探讨多孔骨架与CO_2吸附之间的协同作用.研究结果表明SN@CMP-6在0.105 MPa和273 K下表现出较高的CO_2吸附性能,为86.46 cm~3·g~(-1).另外,所有共聚物均表现出较高的CO_2吸附选择性,为V(CO_2)/V(N_2)(22.6～61.5)和V(CO_2)/V(CH_4)(4.5～7.7).     

沸石分子筛对甲醛气体吸附性能的研究

对5A,ZSM-5,10X,13X型沸石分子筛吸附甲醛的性能进行了研究,发现10X沸石对甲醛的吸附量较高,穿透时间延长. 用低温氮气(77.4 K)吸附法测定了各样品吸附等温线,用密度函数理论计算出各样品的孔径分布. 推知沸石的孔径和沸石骨架中的阳离子对提高甲醛的吸附性能起了主要作用. 分析了浓度对吸附效果的影响和10X分子筛活化后重复使用的情况. 结果表明10X沸石对4 mg/m3的低浓度甲醛气体在较长时间内去除效率在90%以上;重新活化后,仍有良好的吸附能力,可以重复使用.     

胶束模板法构筑多孔吸附剂及其对稀土金属La(Ⅲ)和Gd(Ⅲ)的吸附性能研究

以环己烷(HM)为有机相,表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)形成的胶束为模板,天然高分子黄原胶(XG)为接枝骨架,丙烯酸(AA)和对苯乙烯磺酸钠(SS)为共聚单体,伊蒙粘土(ISC)为无机组分,通过自由基聚合制备得到一种有机/无机复合的多孔材料XG-g-P(AA-co-SS)/ISC.结果表明,在胶束形成过程中,加入适量的环己烷有助于材料内部多孔结构的形成.该多孔材料对水体中稀土金属La(Ⅲ)和Gd(Ⅲ)表现出良好的吸附性能,25mL 200mg·L~(-1)的La(Ⅲ)和Gd(Ⅲ)在15min内达到吸附饱和,最大吸附量分别为277.1和249.4mg·g~(-1).通过连续8次吸附-脱附循环实验表明,该多孔吸附剂具有良好的可再生性能.     

一个由配位聚合链通过非共价作用构筑的多孔金属-有机骨架

金属-有机多孔化合物是近10年来材料化学家们高度重视的类分子筛先进多孔材料(或杂化材料),其在分子识别、溶剂吸附、非线性光学、催化、磁性、超导和储氢等方面的应用前景正在被逐步地开发出来。由于在加热除去客体分子过程中骨架可能坍塌,所以没有溶剂分子的多孔固体更有应用价值。构筑多孔骨架的常见相互作用有配位键、氢键、π-π堆积等。与苯二甲酸相比,吡啶二甲酸不仅具有多样化的配位模式,而且也是形成氢键的优良供体或受体。文献已经报道了大量的金属-吡啶羧酸杂化材料,然而,取代基功能化的吡啶二甲酸在构筑多孔杂化材料方面还没有…     

Li修饰的石墨炔纳米管储氢性能的第一性原理研究

储氢材料的性能直接影响环保能源氢的使用,基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了石墨炔纳米管被Li原子修饰后的储氢性能.结果表明:由γ相石墨炔片卷曲得到的石墨炔纳米管结构的稳定性高;优化结构后发现单个Li的最稳定的修饰位是在单胞石墨炔纳米管的乙炔键所围成的十二元环处;在修饰位上逐步添加氢分子进行分析后,得到最大吸附数为7个氢分子的结果,吸附氢分子的质量比达到2.34 wt%.这与之前未修饰和用其他原子修饰后的石墨炔纳米管吸氢性能相比具有明显优势,为设计和制造储氢材料提供了有力的理论依据.     

金属有机骨架材料MOF-235的合成及其对甲基橙吸附性能的研究

对金属有机骨架材料MOF-235的合成、表征及其对甲基橙染料的吸附性能进行研究.采用水热法合成MOF-235材料,通过X-射线衍射、IR、SEM验证并表征其结构特点.运用动力学模型和热力学模型,研究MOF-235对甲基橙溶液的吸附性能.结果显示,该材料对甲基橙的吸附可在极短的时间内达到平衡,温度对吸附效果的影响不大.对实验结果进行吸附等温线和动力学方程拟合,结果表明,MOF-235材料吸附甲基橙的Langmuir等温方程拟合效果更好,吸附过程更符合二级动力学模型.     

功能化多孔芳香骨架中CO_2/N_2吸附与分离特性的分子模拟研究

碳捕获与封存技术是一种较有前景的策略,用来缓解大气中CO_2的过度排放问题,进而使得化石燃料可以持续使用.基于这种策略,涌现了大量具有高CO_2吸附与分离能力的吸附剂材料.多孔芳香骨架材料是比表面积和孔隙度较高的多孔有机聚合物材料之一,其中具有类金刚石结构的PAFs_303呈现出较好的热力学稳定性.因此我们采用巨正则蒙特卡罗模拟计算探究功能化对多孔芳香骨架材料PAFs_303结构中CO_2/N_2吸附与分离性能的影响.研究结果表明:在低压下,官能团修饰可以有效地提高CO_2/N_2的吸附能力,尤其是303_DHF;高压下,由于孔隙结构的差异, PAFs_303表现出最好的气体吸附能力.对于单组分吸附来说,温度的增加不利于气体吸附.同时官能团的引入有效地提高了气体的选择吸附比(CO_2 vs N_2),且选择性顺序遵循:303_DHF303_NH_2303_OHPAF_303.吸附热和径向分布函数证实了功能化可以有效地提高CO_2/N_2与骨架的相互作用.综上所述,本文强调了功能化效应对CO_2/N_2吸附与分离性的影响,同时也为碳捕获与封存技术中吸附剂材料的设计与筛选提供了理论指导.     

金属有机骨架材料上气体吸附存储与分离的研究进展

对金属有机骨架(MOFs)材料的结构及合成方法做了简要概述;结合国内外研究现状详细介绍了MOFs材料在吸附存储与分离领域的研究进展,并对MOFs材料在该领域的应用进行了展望.     

二苯胺四羧酸配体构筑的新型锌金属有机骨架

金属有机骨架(metal organic frameworks, MOFs)材料作为一种新型的晶型多孔材料,已经被广泛地应用于催化、仿生、荧光、化学传感、气体吸附与分离等领域.通过溶剂热法合成了一新型的以二苯胺四羧酸(TDPC)为桥连配体,以双核锌为金属节点的锌金属有机骨架Zn-TDPC, [Zn1.33 (TDPC) (EtOH)]n产量高达52％.通过单晶衍射分析可以看出Zn-TDPC的框架有一个大的四边形孔道和一个小的四边形孔道.并且通过后续的单晶衍射分析、元素分析、粉末X射线衍射、红外光谱、紫外-可见光谱,以及热重分析等一系列表征可以初步判断出该MOF材料为一种全新的MOF结构,易于合成且拥有超高的稳定性,在催化、气体吸附与分离等领域存在广泛的应用前景.     

三嗪基有机多孔材料的制备及其在碘吸附中的应用

三嗪基有机多孔材料(CTFs)材料一般都是采用离子热法或微波法合成,但是这两种方法都有它们的缺点,如反应条件苛刻,单体数量有限,且难以实现等,限制了其实际应用.基于此情况,开发了一种模块搭建的设计思路,在不使用模板剂的情况下,合成孔径可调的CTFs材料.首先,以2,4,6-三(4-溴苯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(TPTT)为中心,合成了系列富氮多孔有机聚合物(NT-POP-1-6);然后,在800℃温度下进行后续热处理,获得系列孔径可调的三嗪基有机多孔聚合物(NT-POP@800-1-6).NT-POP@800-1-6的BET表面积范围为475~736 m~2·g~(-1).该系列材料具有永久的孔隙度,其有机框架结构上含有大量可以成为有效吸附位点的氮原子.NT-POP@800-1-6在碘蒸气中表现出优异的快速吸附性能,4 h的吸附量可以达到56%~192%.     

氢气储存材料

介绍制氢方法及当前国内外储氢材料的最新研究进展,重点阐述镁基合金材料、氢化物储氢材料和有机储氢材料的储氢性能及评价,并预测了各种储氢材料的发展前景.