[发明专利]一种新型多孔金属有机骨架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明一种新型多孔金属有机骨架材料及其制备方法和应用，属于化学储氢领域，特别是涉及到一种多孔材料及其制备方法和应用；它是下述化学式的配合物：[Zn₄(L)₂]，其中L为C₄₅H₃₃N₃O₆，该配合物的制备是通过合成方法依次制的中间体3、中间体4和中间体5，最后将中间体5和六水合硝酸锌溶解在N,N‑二乙基甲酰胺中，加热反应数小时，再缓慢降至室温，得到的黄色晶体，即为ET‑13；该新型多孔金属有机骨架材料在储氢材料领域具有良好的应用前景。本发明多孔金属有机骨架材料的比表面积达到6589m²/g，在低温条件下的储氢密度达到18.21wt％，具备了目前相关材料报道中的较高的储氢能力。

技术领域

本发明属于化学储氢领域，尤其涉及一类新型多孔金属有机骨架材料的制备方法及其在储氢领域的应用。

背景技术

近年来，随着社会经济的快速发展，传统化石能源的大量消耗引起的能源短缺以及由此带来的环境污染问题日益突出。气候变暖、雾霾猖獗、空气污染等等环境变化已经严重影响人类生存。政府、社会团体及科研机构正在不断努力寻找新型的清洁能源来替代煤、石油等传统的不可再生能源。在众多的可再生清洁能源中，氢能是一种极具潜力的替代品，它的优势主要在于：具有高热值和低重量，氢气的发热值是汽油的3倍，但其重量仅有0.0899g/L；氢燃烧后的产物为水，不会产生废气，能够明显降低空气污染；氢可以以多种形态存在，如气态、固态及液态，并能够在多种状态下进行运输；氢的资源丰富，来源广泛，能够反复循环使用。以上的诸多优势使氢成为了未来最具发展潜力的清洁能源。

目前，工业制氢已经形成成熟的技术手段，其大规模应用的主要问题集中在氢的储运。传统的储氢方法如压缩和液化等方法需要在高压或低温下进行，安全性很差。因此，需要寻找更加安全可靠、条件温和的高效方法来实现氢气的存储。

目前储氢材料的研究热点集中在多孔的纳米材料上，由于多孔材料具有高的比表面积和低的骨架密度，因此被广泛使用在气体吸附与存储、催化以及光电领域。多孔有机骨架材料(POFs)包括共价有机骨架材料(COFs)、金属有机骨架材料(MOFs)以及共轭微孔聚合物(CMPs)等，其中金属有机骨架材料(MOFs)由于具有优异的化学稳定性、高比表面积及孔隙率、低骨架密度、分子结构的多样性等多种特点，被认为是多孔纳米材料中最理想的气体存储材料。

发明内容

本发明目的在于提供一种新型多孔金属有机骨架材料及其制备方法和应用，以解决传统的储氢方法如压缩和液化等方法需要在高压或低温下进行，安全性很差的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一种新型多孔金属有机骨架材料及其制备方法和应用的具体技术方案如下：

一种新型多孔金属有机骨架材料，它是下述化学式的配合物：[Zn₄(L)₂]，其中L为C₄₅H₃₃N₃O₆，晶体属三方晶系，空间群为晶胞参数为：α＝γ＝90°，β＝120°。

一种新型多孔金属有机骨架材料的制备方法，具体包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：

步骤一、依次加入1,3,5-三(4-溴苯基)苯、频哪醇合二硼、醋酸钾和二甲基甲酰胺和[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯，充分反应后，过滤萃取提纯，得到中间体3；

步骤二、将所述中间体3，2-氨基-4-溴苯甲酸甲酯在和二氧六环/水混合溶液中进行混合，再加入氟化铯、[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯，充分反应后，过滤萃取提纯，得到中间体4；

步骤三、将所述中间体4和四氢呋喃，在氢氧化钠水溶液中，充分反应后，旋干四氢呋喃，用浓盐酸将溶液pH调整到2-4；析出的白色固体过滤，用去离子水洗多次，真空干燥得到中间体5；