锆基金属有机骨架材料用于氨吸附性能的研究

• 作者: 王毅 熊启钊 陈杨 杨江峰 李立博 李晋平
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 金属有机骨架材料 锆基系列 氨吸附 稳定性 循环性
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 材料化学工程与纳米技术
• 页码范围: 1772-1780
• 页数: 8页
• 分类号: TQ536.9
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20220021

摘要

近年来，金属有机骨架材料（MOF）在气体吸附和储存领域得到了迅速发展，但由于结构的不稳定性，其在强腐蚀性气体氨（NH3）的吸附方面并不令人满意。考虑到NH3是唯一的无碳排放的氢能源载体，开发高效的储氨技术来载氢是有效的降低二氧化碳排放的手段。利用MOF材料具有的高比表面积和结构多样的特性，在NH3的吸附和储存方面具有广阔的应用前景。而NH3具有孤对电子，会攻击金属与配体之间形成的配位键，使MOF材料的结构遭到破坏。锆基金属有机骨架材料是公认结构稳定性较好的MOF材料，但其是否能胜任干燥NH3及含水条件下的稳定性仍未深入考察，由此需探究该系列材料在NH3吸附领域的适用性。在此，通过实验和计算模拟研究锆基系列的金属有机骨架UiO-66、NU-1000、MOF-801和 MOF-808的结构特征、稳定性和NH3吸附性能。结果表明，UiO-66、NU-1000和MOF-808在纯NH3环境下的稳定性较好，并且显示出高吸附量且可循环的氨吸附性能（13.04、6.38、9.65 mmol/g）。受限于水和氨对结构的协同破坏作用，NU-1000和MOF-801的结构均不能维持，而UiO-66和MOF-808的结构非常稳定，无论在干燥NH3环境及含水NH3环境下均能胜任而应用于NH3吸附和储存。