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金属-有机骨架材料的氢气吸附与储存
I目录
■CONTENTS
第一部分金属-有机骨架的结构及组成2
第二部分吸附机理和影响因素3
第三部分储存性能和价指标5
第四部分高压吸附过程和规律7
第五部分共吸附与竞争吸附机制10
第六部分吸附分离与提纯应用12
第七部分基于物理改性和化学修饰的性能调控15
第八部分实用化应用及发展趋势18
第一部分金属-有机骨架的结构及组成
关键词关键要点
【金属-有机骨架的结杓及
组成】:1.金属-有机骨架(MOFs)是一种多孔晶体材料,由金属
离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成。
2.MOFs具有高度可调控的结构和化学性质,可通过改变
金属离子、有机配体和配位模式实现,C
3.MOFs通常具有高孔隙率、大比表面积和可调控孔道大
小,使其成为氢气存储和分离的理想候选材料。
【MOFs的类型】:
金属-有机骨架(MOFs)的结构及组成
金属-有机骨架(MOFs)是一类由金属离子或团簇与有机连接体配位
形成的结晶多孔材料。它们的结构通常具有高度的孔隙率和表面积,
使它们成为气体吸附、分离和储存的理想候选材料。
结构
MOFs的结构由两个主要组件组成:
*金属离子或团簇:金属离子或团簇是MOFs的基本骨架单元。它们
通常以规则的阵列排列,形成多面体、八面体或其他几何形状。
*有机连接体:有机连接体是充当配体的有机分子。它们通过与金属
离子的配位键连接,形成多孔结构。
MOFs的结构可以通过以下方式进行调节:
*金属选择:不同的金属离子或团簇具有不同的几何形状和配位能力,
影响MOFs的孔结构和稳定性。
*连接体选择:连接体的长度、刚性、功能化程度等因素可以改变MOFs
的孔径、表面积和化学性质。
*合成条件:溶剂、温度、pH值等合成条件可以影响MOFs的晶体结
构和孔径分布。
组成
MOFs的组成可以根据金属离子、有机连接体和孔结构进行分类:
*金属-较酸盐MOFs:由金属离子与竣酸盐连接体形成,如MIL系列。
*金属-咪哩盐MOFs:由金属离子与咪嗖盐连接体形成,如ZTF系列。
*金属-亚胺MOFs:由金属离子与亚胺连接体形成,如UiO系列。
*其他类型的MOFs:包括金属-磷酸盐MOFs、金属-磺酸盐MOFs等,
它们具有不同的孔结构和化学性质。
孔结构
MOFs具有高度的多孔结构,孔径通常在纳米量级。它们的孔隙率和比
表面积可以通过调节合成条件和连接体选择来提高。MOFs的孔结构
可以分为以下类型:
*微孔MOFs:孔径小于2纳米。
*介孔MOFs:孔径在2至50纳米之间。
*大孔MOFs:孔径大于50纳米。
MOEs的高孔隙率和比表面积使它们成为气体吸附、分离和储存的理
想选择。它们能够吸附大量气体,并在特定的压力和温度条件下进行
选择性分离。
第二部分吸附机理和影响因素
金属-有机骨架材料的氢气吸附机理和影响因素
吸附机理
金属-有机骨架M(OF)是一种具有高度孔隙性和表面积的晶体材料,
由金属离子或簇与有机配体连接形成。氢气在MOF中的吸附主要遵循
物理吸附机理,包括范德华相互作用和多极子相互作用。
*范德华相互作用:范德华力是分子间的一种微弱吸引力,主要源于
分子运动产生的偶极矩和瞬时偶极矩。在MOF中,氢分子与MOF框架
之间发生范德华力,导致氢分子被吸附在MOF的表面和孔道中。
*多极子相互作用:多极子相互作用是指具有永久偶极矩或多极矩的
分子之间的相互作用。在某些MOF中,金属离子或配体具有永久偶极
矩,与氢分子的多极矩相互作用,
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