MOFPPT课件.ppt
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1、.奇妙的金属有机骨架材料奇妙的金属有机骨架材料Magic Metal-Organic Frameworks.根据联合国政府间气候变化专合国政府间气候变化专门委员会门委员会(IPCC)规定,目前由人类活动引起的大量聚集在大气中的温室气体主要是二氧化碳、甲烷、一氧化氮、六氟化硫和两组工业气体氢氟烃(HFCs)和全氟烃(PFCs) 温室气体效应环境污染与能源危机.解决办法1,捕获并存储排放的气体2,开发基于氢的清洁能源新材料存储金属有机骨架材料金属有机骨架材料MOFs.什么是金属有机骨架材料什么是金属有机骨架材料MOFs ?CuAg.配体的种类.金属有机骨架材料金属有机骨架材料MOFs的奇妙之处:的
2、奇妙之处: 有大的表面积与质量比,能象海绵吸水那样吸收大量气体,比沸石和活性碳好,能用于气体存储、气体分离。 能用作传感器、缓释药品的给药载体。 能用作发光材料、磁性材料。 能将存储功能与催化作用结合,将捕获的二氧化碳转化为有用的燃料如甲醇,能用作车载储氢材料. 国际能源暑(IEA)提出的氢能源实用化的目标: 质量储氢率5%,体积储氢率50g/L, 美国能源部(DOE)提出的氢能源实用化的目标: 质量储氢率6.5%,体积储氢率62g/L,车用储氢能力3.1kg.Ferey, G. et al, Science, 2005,309,2040-2042MIL 100 and MIL 101MIL
3、101, H2, 77K, 6.1wt% pore size, 30-40 angstromsLangmuir surface area for N2, 5900m2/g CO2, 400m3 per m3 MIL 101 气体吸附与存储.Ferey, G. et al, Science, 2007,315,1828-1831NoImageMIL 88DSelectivity adsorption for CO2 over CH4 in MIL 53.MOF-5, Zn4O(BDC)3MOF-177, Zn4O(BTB)3Secondary building units (SBUs)a, th
4、e squre “paddlewheel” cluster.b, the octahedral “basic zinc acetate” cluster.c, the trigonal prismatic oxo-centered trimer.Shaped bodies made from MOF materialsYaghi, O.M., J. Am. Chem. Soc., 2008,130, 11580.Yaghi, O.M., J. Am. Chem. Soc., 2008,130, 11580.A large series of isoreticular metal-organic
5、 (IRMOFs) were produced by Yaghi group.Yaghi, O.M., Science, 2008,319, 939-943Zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs)1, tetrahedral frameworks2, high thermal stability (up to 390 degree)3, high porosity (1970m2/g)4, unusual selectivity for CO2 capture from CO2/CO mixturesZIF-69, 83L CO2/per L at 273K
6、.Yaghi, O.M., Science, 2008,319, 939-943.N2 adsorption isotherms at 77KThe CO2/CO adsorption isotherms for ZIF-69 at 273KGas adsorption isotherms of ZIF-95 (77K) and ZIF-100 (87K)Yaghi, O.M., Nature, 2008,453, 207-211ZIF 95, 1240m2/g, 0.43cm3/gZIF 100, 780m2/g, 0.37cm3/g.Yaghi, O.M., Nature, 2008,45
7、3, 207-211.Yaghi, O.M., Science, 2005,310, 1166-1170Covalent organic frameworks (COFs)COF 1, pore size 7 angstroms, 500 degree, 711m2/g.COF 5, pore size 27 angstroms, 600 degree, 1590m2/g.Yaghi, O.M., J. Am. Chem. Soc., 2009,8875-8883.COF 102, 72mg/g H2 77K; 187mg/g CH4, 1180mg/g CO2, 298K.Low-press
8、ure H2 isotherms at 77KHigh-pressure H2 isotherms at 77KHigh-pressure CH4 isotherms at 298KH2-storage capacities for different MOFs.Yaghi, O.M., Science, 2010,329, 424-428MOF-177MOF-180.MOF-200MOF-205.MOF-210.Chen, X. M., Inorg. Chem., 2009, 3882-3889Langmuir surface area 195m2/gBET surface area 155
9、m2/g1.56 CO2 molecules per unit pore.Langmuir surface area, 1100m2/g,BET surface area, 914m2/gPore volume, 0.39cm3/gN2 adsorbed in the pore, 337mg/g .Bai, J. F. Chem. Commun., 2009, 7551-7553A small cage 8.5 angA large pore 8.8*21.5 angMOF-505 analog.Cu2(EBTC)Langmuir surface area 2844m2/gBET surfac
10、e area 1852m2/g286cm3/g H2 at 77K 2.58wt%178cm3/g CO2 at 273K 252cm3/g C2H2 at 273KC2H2.Bu, X.H., Chem. J. Eur., 2008, 2771-2776.The selective sorption of O2 and CO2 over N2Diameter, O2 3.46 ; CO2 3.3 ; N2 3.64 ; H2 2.8 ; CO 3.76 79.3cm3/g O2 at 77K98.8cm3/g CO2 at 195K Langmuir surface area 279 and
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