煤层气作为一种高效清洁能源,近年来受到各国政府的不断重视。美国、澳大利亚均已展开相关工作,并取得了重大成绩。我国政府一直重视煤层气的开发利用,但由于特殊的国情,导致大量低浓度煤层气直接排放。这不仅造成了巨大的资源浪费,还造成了严重的环境污染。因此,低浓度煤层气的有效利用是我国煤层气发展的重要课题。而低浓度煤层气的利用问题中,脱氧是关键因素。MOFs作为一种极具潜质的多孔材料,在这方面已表现出巨大的优势。然而,MOFs材料受水分子的影响极大,如何解决这一问题成为科研界的重要议题。本文选择了被广泛研究的M-BTC系列材料作为研究对象,采用溶剂热合成法,在不同条件下合成了Cu-BTC、Cr-BTC样品,并在后续的试验中详细考察了反应时间、合成温度、物料配比等各个因素对样品合成的影响,得到了最佳的反应条件。并且采用粉末X射线衍射仪(PXRD)、N2吸附等方法分析了样品的结构、性能和稳定性。主要的研究内容和结论包括以下几个方面:(1)金属有机骨架化合物Cr-BTC的最佳合成条件为:Cr(CO)6,1.09 g(5 mmol);1,3,5-苯三酸,0.623 g(3 mmol);氮氮二甲基甲酰胺,50 ml;加热温度393 K,反应时间48 h。(2)研究了Cr-BTC的氧气吸脱附性能。Cr-BTC经过多次吸脱附氧气后,仍能保持吸氧能力,但其吸氧量发生了一定的改变。温度对Cr-BTC吸氧性能影响不大,只有在较高温度下,吸氧性能才会有所降低。Cr-BTC脱氧主要由压力及温度影响。氧气在较高压力下很难脱附,当压力达到约0.05bar时,氧气开始被脱附下来。脱氧速率整体随温度的上升而提高,并且,氧气的脱附速率随时间增加而不断降低。(3)以Cu-BTC和Cr-BTC为研究对象,系统地考察了材料在氧气环境下、水蒸气环境下、O2-H2O环境下的稳定性问题。在氧气环境下,Cu-BTC和Cr-BTC的结构均有所破坏。在水蒸气环境下,Cu-BTC和Cr-BTC结构的破坏程度要高于氧气环境下的情况。在O2-H2O环境下,Cr-BTC与Cu-BTC的比表面积均发生了剧烈的变化。O2-H2O环境是本论文三种环境中对材料稳定性影响最大的环境。(4)有机分子不同的官能团、不同的碳原子数对Cr-BTC的稳定性影响不同。当有机分子含有相同官能团时,最终产物的稳定性随碳原子数的增加而增加,当达到三个碳原子时,稳定性最高;当碳原子数不同时,官能团的不同会影响最终产物的稳定性:溴代物稳定性最高,其次为胺,再次为醇。当具有两种相同的官能团时,Cr-BTC的稳定性大大降低。