Title

鹼土金屬與過渡金屬摻雜孔性金屬-有機配位聚合物之儲氫效能研究

Translated Titles

Alkaline-earth Metal Cations and Transition Metal Cations Doped Metal-organic Framworks(MOFs) Effects on Hydrogen Adsorption

DOI

10.6843/NTHU.2011.00319

Authors

鄭瑋昇

Key Words

儲氫材料 ; 金屬–有機配位聚合物 ; 多孔性材料 ; 吸附行為 ; Hydrogen storage ; Metal-organic frameworks ; Porous materials ; MOF-5

PublicationName

清華大學材料科學工程學系學位論文

Volume or Term/Year and Month of Publication

2011年

Academic Degree Category

碩士

Advisor

陳建瑞

Content Language

繁體中文

Chinese Abstract

金屬有機骨架化合物,尤其是MOF-5,作為一種新型的孔洞材料,被視為是極具有潛力的儲氫材料。MOF-5在氣體的吸附與儲存上具有極大的潛力,主要是因為它具有很大的比表面積、很大的孔洞量以及很好的熱穩定性。在本實驗中,我們以二價鹼土金屬陽離子(Mg2+, Ca2+) 以及過渡金屬陽離子(Cu2+) 摻雜改質MOF-5儲氫基材,並研究其儲氫性質。 從實驗結果我們發現,當少量摻雜Mg2+離子時,其可以些微的增加氫氣吸附量至3.0wt%,而當過量摻雜Mg2+離子時則會降低MOF-5的氫氣吸附量。另外,摻雜Ca2+ 或 Cu2+離子時皆會使得MOF-5的氫氣吸附量降低。 我們認為,當摻雜Mg2+或Ca2+離子時,其會與MOF-5骨架金屬節點中的Zn2+發生置換,而這樣的置換會些微的破壞MOF-5結構,而導致其比表面積降低,使得其氫氣吸附量也降低。然而,Mg2+離子的置換可以增加MOF-5骨架與氫氣間的交互作用力;而其輕金屬中心的效應也有助於直接提升MOF-5的氫氣吸附量。 另外,Cu2+離子並不能與MOF-5骨架金屬節點中的Zn2+離子發生置換,而是以Cu(CH3COO)2 或是 CuO等形式卡在MOF-5的孔洞骨架之中。因而導致其比表面積降低,使得其氫氣吸附量也降低。

Topic Category 工學院 > 材料科學工程學系
工程學 > 工程學總論
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