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天然气(85-95%为甲烷)以其自然资源丰富、经济、燃烧清洁的优点,而成为石油替代燃料的首选。现在,解决天然气的存储和运输是实现这一目标的关键。在各种天然气存储方法中,吸附天然气技术(ANG)以储存能量消耗低、达到吸放平衡的速率快、可逆性和动力学性能好等优点,使ANG吸附剂成为一类具有优良应用前景的新型存储材料。本文研究了分子筛和金属有机骨架配合物(MOFs)的甲烷储存性能,并分别讨论微孔材料的孔径、孔容和笼型结构对材料储存甲烷能力的影响。得到以下主要研究结果:1、研究了活化温度对沸石FAU和LTA储甲烷量的影响,得到FAU和LTA的最佳活化温度为500℃。在2 MPa、273 K下FAU和LTA的最大储甲烷量分别为4.3 mmol.g-1、3.5 mmol.g-1;在2 MPa,303 K下的储甲烷量分别为3.5 mmol.g-1、2.9 mmol.g-1;它们的初始吸附热分别为9.5 kJ.mol-1和21 kJ.mol-1。2、研究了合成沸石LEV、MAZ的储甲烷性质,得出LEV和MAZ沸石在2 MPa,194.5 K、273 K和303 K下的储甲烷量分别为3.7 mmol.g-1、2.4 mmol.g-1、2.1 mmol.g-1和2.9 mmol.g-1、2.4 mmol.g-1和2.1 mmol.g-1;它们的初始吸附热分别为19 kJ.mol-1和17 kJ.mol-1。3、将合成沸石LEV、MAZ与工业品沸石FAU、LTA和介孔分子筛SBA-15的储甲烷特性进行了比较,在温度273 K和303 K下的甲烷吸附量顺序是FAU﹥LTA﹥LEV≈MAZ﹥SBA-15;在194.5 K下的甲烷吸附量顺序是FAU﹥SBA-15﹥LTA﹥LEV﹥MAZ。并将它们的储甲烷量与它们的结构(孔径、孔容和笼型结构)相关联,证实了微孔材料的甲烷最佳吸附孔径为8 ?,发现了材料的笼型结构对甲烷的吸附能力至关重要。4、研究了合成的磷酸铝分子筛AlPO-53、SAPO-34和AlPO-5的储甲烷性质,得出它们在2 MPa, 273 K和303 K下的储甲烷量分别为1.5 mmol.g-1、2.3 mmol.g-1、1.3 mmol.g-1和1.2 mmol.g-1、1.2 mmol.g-1、2.1 mmol.g-1;初始吸附热分别为17 kJ.mol-1、10 kJ.mol-1、19 kJ.mol-1。将它们的储甲烷量与它们的结构相关联也得出了材料的笼型结构对甲烷的吸附量至关重要,具有适当的孔径和大的孔容对甲烷的吸附比较有利。5、研究了MOFs材料MIL-100,MIL-96(Cr)和Cu3(BTC)2的储甲烷性质,得出它们在2 MPa, 273 K和303 K下的储甲烷量分别为4.5 mmol.g-1、3.8 mmol.g-1、3.8 mmol.g-1和3.5 mmol.g-1、3.2 mmol.g-1、3.0 mmol.g-1;初始吸附热分别为5 kJ.mol-1、20 kJ.mol-1、17 kJ.mol-1。通过实验数据和文献数据的对比,发现材料的结晶态对材料的甲烷吸附能力有很大影响,单晶的储甲烷能力比粉晶大;具有相同结构但金属离子不同的MOFs材料的储甲烷能力相近,即金属离子对材料的储甲烷能力影响不是很大。6、微孔材料的甲烷吸附吉布斯自由能变( )随着温度的升高而降低,随着吸附量的增大而降低,也就是说低温有利于吸附,随着吸附量的增大,吸附过程由自发过程转变成非自发过程。