金属有机框架材料组合物、金属有机框架材料及其应用

本发明涉及无机功能材料，具体涉及一种金属有机框架材料组合物、金属有机框架材料及其应用。

背景技术：

1、大量燃料燃烧导致全球大气二氧化碳浓度显著增加，将全球能源依赖从石油和煤炭等传统燃料转向清洁和可持续能源是实现碳中和能源系统的可行办法。近些年，氢气用于传统燃油汽车以实现零污染排放的研究方向备受关注。使用氢气作为运输应用的动力燃料需要开发高效的存储系统，为汽车提供合理的行驶里程。相较于金属氢化物、液态有机物等以化学结合为主的材料，高比表面积的纳米多孔材料凭借物理吸附成为高压系统一种有前途的替代品。

2、随着纳米多孔材料的深入研究和网状化学的快速发展，金属有机框架(metal-organic frameworks，mofs)被认为是氢气储存的优秀候选吸附剂。其由无机节点和有机连接体构建，具有可定制的孔化学、孔几何形状和合理设计的舒适性，并且有明确的结构-性质关系促进。目前，高比表面积的mofs已被成功制备并证实其优异的储氢性能，如nu-1500-al、mof-399、mof-210、dut-32等。然而，上述mofs常在极低温条件(77k)下具有高储氢性能，室温储氢性能则锐减，重量储氢密度通常不足2.0wt％。

3、目前，室温条件下吸附质与mofs的弱相互作用及mofs较差的循环稳定性限制了室温储氢mofs的发展。时至今日，制备在室温条件下具有高质量储氢能力且循环性能优异的mofs仍是能源优化与可持续发展技术领域的一个挑战性课题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的金属有机框架材料室温储氢性能和循环性能不足的问题，提供一种金属有机框架材料组合物、金属有机框架材料及其应用。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种金属有机框架材料组合物，其中，所述组合物包括下列组分：均苯四甲酸、可溶性强碱、可溶性金属盐和乙二胺。

3、本发明第二方面提供一种金属有机框架材料，其中，所述金属有机框架材料由第一方面所述的组合物制得。

4、本发明第三方面提供第二方面所述的金属有机框架材料作为储氢材料的应用。

5、通过上述技术方案，本发明所取得的有益技术效果如下：

6、由本发明提供的金属有机框架材料组合物制备的金属有机框架材料可通过常温机械搅拌的方式合成，该金属有机框架材料结构稳定，具有优异的室温储氢性能和循环性能。

技术特征：

1.一种金属有机框架材料组合物，其特征在于，所述组合物包括下列组分：均苯四甲酸、可溶性强碱、可溶性金属盐和乙二胺。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物包括下列以摩尔份计的组分：均苯四甲酸0.02-0.04份、可溶性强碱0.05-0.2份、可溶性金属盐0.02-0.05份和乙二胺0.02-0.05份；

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述可溶性强碱选自氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，所述可溶性金属盐选自金属m的硝酸盐、碳酸盐或盐酸盐，其中金属m选自铜、锌和镍中的至少一种，优选选自六水合硝酸镍、六水合硝酸锌和九水合硝酸铜中的至少一种。

5.一种金属有机框架材料，其特征在于，所述金属有机框架材料由权利要求1-4中任意一项所述的组合物制得。

6.根据权利要求5所述的金属有机框架材料，其中，所述金属有机框架材料的制备方法包括：将均苯四甲酸、可溶性强碱、可溶性金属盐、乙二胺和水进行混合后，静置并将沉淀物离心后洗涤，将洗涤产物活化后得到所述金属有机框架材料。

7.根据权利要求6所述的金属有机框架材料，其中，所述混合的操作包括：将均苯四甲酸和可溶性强碱的共混溶液逐滴加入可溶性金属盐与乙二胺的共混溶液中；

8.根据权利要求6或7所述的金属有机框架材料，其中，所述混合后进行搅拌再静置，搅拌时间优选为1-5h。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的金属有机框架材料，其中，所述活化的条件包括：氮气或惰性气体氛围；温度为150-200℃；时间为10-60min。

10.权利要求5-9中任意一项所述的金属有机框架材料作为储氢材料的应用。

技术总结
本发明涉及无机功能材料技术领域，公开了一种金属有机框架材料组合物、金属有机框架材料及其应用。所述金属有机框架材料组合物包括下列组分：均苯四甲酸、可溶性强碱、可溶性金属盐和乙二胺。所述金属有机框架材料由所述的组合物制得。本发明还涉及金属有机框架材料作为储氢材料的应用。由本发明提供的金属有机框架材料组合物制备的金属有机框架材料可通过常温机械搅拌的方式合成，该金属有机框架材料结构稳定，具有优异的室温储氢性能和循环性能。

技术研发人员：李帅,王戈,史文琪,张沁蕊,张传凯,李昂
受保护的技术使用者：苏州科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13