金属有机骨架材料(MOFs)是由金属离子和有机配体通过自组装形成的新型纳米微结构功能材料。由于金属有机骨架材料具有高比表面积,可控的拓扑结构和孔结构等特点,被认为是最理想的储氢材料。论文主要工作:(1)以铪离子为中心节点,2,5-二羟基对苯二甲酸(DTPA)为有机配体通过溶剂热法和调节法分别合成铪金属有机骨架材料UiO-66-DTPA。研究不同反应条件对UiO-66-DTPA结构的影响。运用粉末X射线衍射、红外光谱和氮吸附仪等进行结构表征,结果显示调节法合成的UiO-66-DTPA晶体结构比溶剂热合成的好,且比表面积和孔体积更大,孔径更小。(2)采用后修饰法分别以盐酸和三乙胺为催化剂,戊二醛和甲醛为改性剂改性UiO-66-DTPA。根据红外光谱和碳核磁共振表征,结果显示小分子醛(戊二醛和甲醛)与UiO-66-DTPA的酚羟基发生反应。改性UiO-66-DTPA材料的比表面积和孔径更大。(3)研究UiO-66-DTPA及其改性材料化学稳定性和热稳定性,并运用粉末X射线衍射和红外光谱跟踪改性前后结构变化。所有材料都能在1 mol/L的盐酸和三乙胺中稳定存在且改性材料稳定性更好。UiO-66-DTPA及其改性材料能够耐受400℃高温,改性UiO-66-DTPA的碳残留量增加。(4)研究UiO-66-DTPA及其改性材料在不同温度下储氢量与吸附压力的关系。盐酸催化戊二醛改性UiO-66-DTPA材料在77 K,2 MPa条件下储氢量高达55.55 mmol/g。所有材料的储氢量在同一个温度下都会随着压力增加而增加。相同压力(2MPa)下随着测试温度降低储氢量升高。改性UiO-66-DTPA材料氢气等温吸附焓都增加,其中三乙胺催化戊二醛改性UiO-66-DTPA材料氢气等温吸附焓高达 6.22 kJ/mol。