具有气体吸附功能的新型金属有机框架材料的设计与热力学研究

本项目针对金属有机框架材料在气体（氢气和二氧化碳）吸附方面存在的三个关键性问题，依据前期实验结果和研究基础，首次提出通过离子液体制备与催化改性相结合的方法来增强MOFs与气体的作用力，提高气体吸附性能，利用热分析方法和Sievert方法表征MOFs材料的吸附气体热力学和动力学特征，侧重于MOFs材料的微观结构、储氢性能和催化机理展开系统的实验研究，兼顾其二氧化碳吸附性能和吸附机理的研究，力求阐明：（1）不同催化剂种类、掺杂量及复合条件对金属有机框架材料室温储氢性能和热力学性质的影响规律及其与储氢性能的内在联系；（2）金属有机框架改性复合材料中催化剂的本质特征及催化作用机制；（3）金属有机框架材料对吸附二氧化碳的影响因素和作用机理。同时，获取重要的基础数据和信息，为金属有机框架材料的后续应用研究奠定基础。本项目研究对于深入认识金属有机框架材料的气体吸附机制及催化改性作用具有普遍的指导意义。

本项目针对金属有机框架材料在气体（氢气和二氧化碳）吸附方面存在的关键性问题，开展了大量研究工作。利用热分析方法和Sievert方法表征了MOFs材料的吸附气体热力学和动力学特征，侧重于MOFs材料的微观结构、储氢性能和催化机理展开了系统的实验研究，并兼顾其二氧化碳吸附性能和吸附机理的研究。设计制备了多种金属有机框架材料，包括纳米金属有机框架材料、氨基修饰的金属有机骨架材料、纳/微米多孔配位聚合物、混合配体配位聚合物、纳米多孔材料限域氨硼烷、BNHx改性金属有机框架化合物MIL-53和金属有机框架与氧化石墨烯复合材料。阐明了金属有机框架改性复合材料中催化剂的本质特征及催化作用机制。揭示了金属有机框架材料对吸附二氧化碳的影响因素和作用机理。同时，获取了重要的基础数据和信息，为金属有机框架材料的后续应用研究奠定基础。