孔性金屬–有機配位聚合物(Metal-Organic Frameworks, MOFs)作為新型儲氫材料是最近10 來年才被報導的,MOFs具備大的比表面積及微小孔洞量,適合作為氣體吸附材料。本研究以MOF-5作為主要研究對象,分別研究MOF-5在不同環境(溫度、濕度)下結構的變化及鹼金屬(Li、Na、K)的添加改質對於MOF-5吸氫量的改變。 在本研究實驗可看出,相較於未摻雜之MOF-5,Li摻雜MOF-5可提升吸氫量24% ;Na摻雜MOF-5可提升吸氫量68%;K摻雜MOF-5可提升吸氫量70%。 在相同的鹼金屬摻雜量下,H2與Li+的鍵結能最強,並依序Li+>Na+>K+遞減。但氫氣的吸附量卻是相反的排序,即K-MOF-5>Na-MOF-5>Li-MOF-5。 根據假設,此乃因為鹼金屬的摻雜造成MOFs的骨架電性改變,使得MOF的骨架滑移,互穿結構減少,進而增加MOF的比表面積及孔洞量,其中又以K的影響最大。然而,過多的鹼金屬添加(在沒有破壞原始MOF-5立方結構情況下)反而會造成表面積及孔洞量下降,此乃因為過量的鹼金屬摻雜會塞住骨架間的孔洞,造成骨架間滑移困難,使得互穿結構增加。 由於MOFs主要是以物理吸附為主,因此其比表面積及孔洞量(微小孔洞量)對於氫氣吸附效果影響很大。