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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，