新型羧酸配體和金屬有機(jī)配合物合成、表征及吸附性能研究.pdf

1、金屬有機(jī)配合物對氣體的吸附以物理吸附為主,吸附焓較小,因而材料的吸附性能只在低溫條件下表現(xiàn)優(yōu)異。為了解決金屬有機(jī)配合物材料達(dá)到較高吸附性能需要低溫條件的缺點(diǎn),避免在車輛等移動設(shè)備上應(yīng)用時添加低溫輔助設(shè)備,必須采取措施改善材料在常溫下的儲氫性能。通過設(shè)計用于合成金屬有機(jī)配合物的羧酸配體的結(jié)構(gòu),可以設(shè)計金屬有機(jī)配合物的晶體結(jié)構(gòu),使得金屬有機(jī)配合物材料的孔徑分布及對氣體的吸附焓等特征參數(shù)可以根據(jù)需要合理設(shè)計,從而獲得具有優(yōu)良性能的多孔材料,改

2、善材料的吸附性能。通過高錳酸鉀氧化3,5-二甲基苯硼酸,得到3,5-二羧基苯硼酸,然后3,5-二羧基苯硼酸通過酯化反應(yīng)合成了3,5-二甲酸乙酯苯硼酸。以3,5-二甲酸乙酯苯硼酸和1,3,5-三溴苯為原料,四(三苯基磷)鈀為催化劑,無水磷酸鉀為堿,通過Suzuki偶聯(lián)反應(yīng),合成了未經(jīng)報道的芳香族多羧酸配體1,3,5-三(3′,5′-二甲酸苯基)苯。通過對產(chǎn)物進(jìn)行紅外光譜和核磁共振氫譜表征,確認(rèn)了產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu),證明了合成路線的可行性。在合

3、成新型多羧酸配體的基礎(chǔ)上,以1,3,5-三(3′,5′-二甲酸苯基)苯和三水硝酸銅為原料,DMSO、DMF和水作溶劑,通過溶劑惹合成反應(yīng)合成了新型金屬有機(jī)配合物,并對新型金屬有機(jī)配合物的熱穩(wěn)定性、晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度,及比表面積進(jìn)行了熱重分析、紅外分析、XRD分析和BET表征。儲氫材料性能主要用壓力-吸附量-溫度曲線以及吸附量-時間曲線來表征,因此測試裝置的設(shè)計對儲氫材料的研究開發(fā)具有重要意義。通過總結(jié)文獻(xiàn)中吸附性能測試裝置的類型及特點(diǎn),采

4、用體積壓差法原理搭建了吸附性能測試實(shí)驗平臺,該平臺由體積相同的兩個對稱系統(tǒng)組成,通過測量兩部分的壓力差來代替測量每一部分的絕對壓力,計算材料的吸附量。差壓法測試裝置測試儀表精度較絕對壓力測試方法測量精度有較大提高。同時由于兩對稱系統(tǒng)受環(huán)境溫度影響完全相同,所以環(huán)境溫度波動對所測用于吸附量計算的壓力差數(shù)值的影響相互抵消,排除了溫度波動對絕對壓力測量的影響,提高了測試精度。利用本測試裝置對材料的吸附性能進(jìn)行了吸附實(shí)驗研究,驗證了該測試裝置的