[發明專利]多孔材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010969816.0
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112156758B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 徐宏;何向明;徐玉龍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C01B3/00
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 王勤思

本發明涉及一種多孔材料，包括多孔結構的載體和負載在所述載體孔隙內的鋰納米簇，所述載體為共價有機骨架材料，所述共價有機骨架材料為多氨基單體和多醛基單體脫水縮聚形成的亞胺類共價有機骨架材料。本發明進一步涉及所述多孔材料的制備方法以及所述多孔材料作為儲氫材料的應用。

技術領域

本發明涉及儲氫材料技術領域，特別涉及一種多孔材料及其制備方法和應用。

背景技術

氫能源因其清潔和可循環性被認為是未來的終極能源，可以廣泛的應用到航天航空，燃料汽車和便攜式電源等領域。目前在氫能源應用中，氫氣的儲存技術是瓶頸，現有的儲氫方法有高壓氣態儲氫，低溫液態儲氫，化學氫化物儲氫和物理吸附劑儲氫等。這些方法要么在高壓或低溫下進行，安全性很差，要么儲氫成本高、儲氫量有待提升。因此，需要尋找更加安全可靠、條件溫和的高效低成本的方法來實現氫氣的存儲。

共價有機骨架(Covalent Organic Frameworks,COFs)是一類基于可逆化學反應將功能有機單元以共價鍵的形式連接形成的具有結晶性的有機多孔材料。作為一種新興的多孔材料，COFs具有超高的比表面積，可調控的孔隙尺寸和可裁剪的化學性等特性，使得其在氣體儲存和分離，催化，光電轉化等領域都有著廣泛的應用前景。COFs多孔材料被認為是最理想的氫氣儲存材料。但是目前現有的COFs多孔材料的儲氫能力還有待進一步提高。

發明內容

基于此，有必要提供一種儲氫能力更佳的多孔材料及其制備方法和應用。

本發明提供一種多孔材料，包括多孔結構的載體和負載在所述載體孔隙內的鋰納米簇，所述載體為共價有機骨架材料，所述共價有機骨架材料為多氨基單體和多醛基單體脫水縮聚形成的亞胺類共價有機骨架材料。

在其中一個實施例中，所述亞胺類共價有機骨架材料為多個六方大環有序堆疊而成的具有多孔的平面二維結構。

在其中一個實施例中，所述多氨基單體具有兩個氨基以及所述多醛基單體具有三個醛基，或者，所述多氨基單體具有三個氨基以及所述多醛基單體具有兩個醛基。

在其中一個實施例中，所述多氨基單體選自以下結構式中的至少一種：

所述多醛基單體選自以下結構式中的至少一種：

在其中一個實施例中，所述共價有機骨架材料的BET比表面積為410m²/g～2100m²/g。

在其中一個實施例中，所述共價有機骨架材料的孔容為0.1cm³/g至1.5cm³/g，孔隙孔徑為1.8nm至5nm。

在其中一個實施例中，所述鋰納米簇的負載量為0.01wt％～22.5wt％。

本發明進一步提供所述的多孔材料的制備方法，包括以下步驟：

提供亞胺類共價有機骨架材料；

將金屬鋰溶解在強極性溶劑中形成鋰納米簇溶液；以及

將所述亞胺類共價有機骨架材料分散到所述鋰納米簇溶液中混合均勻，過濾、干燥。

在其中一個實施例中，所述強極性溶劑的極性為4.2～6.4。

在其中一個實施例中，所述亞胺亞胺類共價有機骨架材料的制備方法，包括將多氨基單體、多醛基單體、催化劑和溶劑混合進行縮聚反應。

在其中一個實施例中，所述縮聚反應溶液中所述多氨基單體的質量百分含量為0.4％～30％，所述多醛基單體的質量百分含量為0.5％～30％，所述催化劑的質量百分含量為5％～30％，所述多氨基單體中的氨基基團和所述多醛基單體中的醛基基團的摩爾量之比為5：(1～25)。