探究介孔分子筛的改性及储氢性能的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文介孔分子筛的改性及储氢性能的研究姓名：高为芳申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张光旭20091201中文摘要氢能源具有无污染，高燃烧热值等优点，被认为是目前理想的替代能源。然而，氢能源有效利用的最关键技术即为氢的安全存储技术，在已有的储氢技术中，吸附存储的方法以其吸放速率快，可逆性好，成为最有潜质的氢气存储方法。介孔分子筛MCM．41具有六角形有序排列，孔径分布均匀易调节，比表面较大，表面可以进行改性的优点，广泛地应用于分离、催化剂载体、吸附剂等方面。虽然人们对气体在分子筛中的可逆性吸附早有研究，但是，用分子筛MCM．41作为储氢介质的研究还

2、很少。本文通过研究不同的介孔分子筛改性方法，并研究其对氢气的吸附效果，从而探求更有利于氢气存储的改性方法以及相应的介孔分子筛的结构特性。以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，正硅酸四乙酯为硅源，水热合成介孔分子筛MCM．41。研究的主要内容有：(1)合成负载各种金属的介孔分子筛MCM．41，并通过XRD、氮吸附脱附测试等分析方法对其结构进行表征，考察金属的引入对其结构性能的影响；(2)首次采用介孔分子筛表面化学镀镍的方法，合成表面负载金属Ni的MCM．41，并通过TEM、XRD、氮吸附脱附测试等分析方法进一步对其结构进行表征；(3)通过对气相色谱的进一步改进，对合成的分子筛MCM

3、．41样品进行储氢测试，考察金属及介孔分子筛的结构性能，压力等对储氢性能的影响。结果表明：掺杂金属后与纯MCM．41的晶相基本相同，结晶峰的强度也很大，但(100)衍射峰的位置又有所偏移，孔径集中在2-3nm；而经过化学镀后的介孔分子筛结晶度下降，有序度降低，80℃为超声波化学镀镍的最佳温度，温度低则金属微粒在介孔分子筛表面沉积较少，温度过高则破坏介孔分子筛的结构；通过改进的气相色谱储氢装置，对掺杂金属的介孔分子筛MCM．41样品进行储氢性能测试，结果显示：不同的金属对介孔分子筛的影响效果不同，其中K和Mg的影响较小，而金属Ni和Pd更有利于介孔分子筛MCM一41的储氢效果

4、，并且介孔分子筛本身的比表面积增大有利于介孔分子筛对氢气的储存；化学镀镍样品的氢吸附量与比表面积及微孔孔容成正比，并且随着的压力的增大而增大。关键词：介孔分子筛MCM．41，掺杂，化学镀镍，储氢AbstractHydrogenhashighcombustionvaluewithoutanypollution．Sohydrogenisregardedasapromisingalternativeenergysourceinpresent．However,thesafeandreliablestoragetechniqueisthemostimportantpremisefor

5、hydrogenapplication．Intheexistinghydrogenstoragetechnology,adsorptionstoragemethodhasquickabsorption-desorptionrate，goodreversibility,asthemostpromisinghydrogenstoragemethod．MesoporousmolecularsieveMCM一41hasadimensionofhexagonalstructureuniformporesizedistribution，largesurfacearea,anditssu

6、rfacecallbeeasilymodificated．SoMCM一41iswidelyusedinseparation,catalystcarrier,adsorbentandSOon．Whilethepeoplehadstudiedonthereversibilityofgasesinmolecularsieve，buttherearelittleresearchonhydrogenstoragewithmolecularsieveMCM一41asamedium．Inthispaper,studiesofdifferentmethodsofmodifiedmesopo

7、rousmolecularsieveandadsorptionofhydrogenwereinvestigated，andthusthemosteffectivemodificationofhydrogenstoragemethodandthecorrespondingstructuralcharacteristicsofmesoporousmolecularsieveweretriedtoobtained．MCM-41wassynthesizedunderhydrothermalcrystallizationme