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求大佬讲讲MOFs材料的储氢原理(最好用基础的普通化学知识讲解)?

2021-11-17知识

金属有机框架材料MOFs是由 金属离子 [1] 有机配体 [2] 通过络合作用(配位键)自组装形成的具有周期性网络结构的多孔材料。MOFs基多孔碳材料由于其疏水性、良好的热稳定性、机械稳定性、化学惰性和较高的物理吸附能力可以用于 氢气存储

一种MOFs材料(MIL-100(Al))的合成示意图。

简单来说 ,MOFs主要是通过物理吸附和化学吸附来储存氢气的,其一,MOFs材料可以提供很大的内部空间以及内表面,氢气的落脚点很多。其二,MOFs材料中的金属离子或者有机配体与氢气之间存在作用力,来依附氢气。

  • 比表面积:MOFs材料比表面积大,相当于给氢气提供了很大的容身场地。
  • 作用力:MOFs材料中的金属离子或有机配体与氢气形成作用力,把氢气牢牢固定在场地里面。
  • 严格来说 ,这里面涉及到表面吸附 [3] 的知识,我这里稍微给题主做一下扩展,如果不正确之处也欢迎大家指正。吸附作用可以分为两种:物理吸附和化学吸附。

    1. 物理吸附 主要靠分子间作用力,即范德华力实现的。由于这种作用力较弱,对分子结构影响不大,可把物理吸附看成凝聚现象。
    2. 化学吸附 靠化学键力(静电和共价键力)实现的。

    参考

    1. ^ 在MOFs材料里面,我们称为节点。
    2. ^ 在MOFs材料里面,我们称为连接体。
    3. ^ 当气体与固体表面接触时,固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度。