单糖与双糖衍生物的合成及其储氢材料的研究

摘要

随着全球经济的迅速发展，人类对能源的需求也与日俱增。传统的能源主要来自煤炭、石油、天然气等化石燃料，这些燃料为人类的工业和科技的发展起到了不可替代的作用。但是，化石燃料的使用对环境造成了严重的污染，再加上其储量有限、均为不可再生资源，因此寻找可再生的绿色能源迫在眉睫。目前，各国重点开发的新能源主要集中在太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能和核能。这些新能源凭借其自身的优点，受到了广泛的关注。但是，开发成本高等因素成为制约其发展的瓶颈。作为一种来源广泛、能量密度高的绿色清洁能源及能源载体，氢能正引起社会各界的广泛关注。而储氢技术成为制约氢能获得广泛利用的关键因素。
　　本研究尝试以生物质材料为基体，制备出一系列新型有机金属材料并探究其储氢性能。本研究以葡萄糖，甘露糖和蔗糖为基体，三乙胺作为催化剂，在一定条件下合成出不同的有机配体，并对其进行表征，结果显示，苯环和具有齿状结构的羰基引入到了配体分子中，这为以后的络合实验提供了可能。同时，还探究了葡萄糖对丙烯酸酯类聚合物材料性能的影响。研究过程中为合成出具有更强配位能力的复合型有机配体，试图将含rf有氮原子的芳香化合物三聚氰胺引入到配体分子中，结果表明成功合成出了复合配体材料，但因找不到复合配体材料的良溶剂而无法进行络合实验。将所得的有机配体在模板剂和pH调节剂三乙胺的作用下分别与不同的金属盐溶液络合制备出一系列有机金属化合物，并通过不同的分析测试手段来表征这些材料的性能。结果表明:络合物的红外谱图与配体的谱图相比，羰基峰几乎被完全抑制，这说明有机配体与金属离子主要通过羰基络合，改性后的配体中游离的羧基经去质子化后也可参与络合;所得的生物质有机金属材料的热稳定性不太理想，在150℃左右就开始分解，这可能会影响其后续表征并限制其应用;金属盐溶液中的阴离子对络合物的晶体结构影响不太大，但是对于络合物的表面形貌有较大影响。在络合过程中，模板剂三乙胺的加入量，搅拌是否均匀等因素影响到所得材料的均匀性。扫描电镜结果显示，有机配体与氯化锌形成的络合物的表面形貌比较符合气体吸附材料的要求，这类材料表面具有网状的空隙结构，但材料的均一性不太好，可能会在一定程度上影响材料的比表面积。综合所有的表征结果，选取一些具有一定孔隙结构和较大比表面积的络合物对其进行气体吸附性能研究，但由于受比表面积及热稳定性的限制，结果并不太理想。络合物的制备条件有待进一步优化，以便制得比表面积更高、结构更规整的生物质储氢材料。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 概论

1．2 国内外研究进展

1．2．1 压缩储存

1．2．2 液化储氢

1．2．3 碳纳米材料储氢

1．2．4 水合物储氢

1．2．5 金属合金储氢

1．2．6 液态有机储氢

1．2．7 金属有机框架化合物(MOFs)储氢

1．2．8 其他储氢材料

1．3 单糖与双糖的基本结构与性质

1．4 课题来源及主要研究内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 课题主要研究内容

1．5 课题创新点及研究意义

1．5．1 研究的创新点

1．5．2 研究的意义

2 糖类衍生物的合成与表征

2．1 引言

2．2 葡萄糖的衍生物制备与表征

2．2．1 实验材料

2．2．2 主要仪器

2．2．3 实验及表征测试方法

2．2．4 结果与讨论

2．3 甘露糖的衍生物制备与表征

2．3．1 实验材料

2．3．2 主要仪器

2．3．3 实验及表征测试方法

2．3．4 结果分析与讨论

2．4 蔗糖的衍生物制备与表征

2．4．1 实验材料

2．4．2 主要仪器

2．4．3 实验及表征测试方法

2．4．4 结果与讨论

2．5 本章小结

3 糖酯为配体的有机金属化合物的制备与表征

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 实验材料

3．2．2 仪器设备

3．3．3 实验及表征测试方法

3．3 结果分析与讨论

3．3．1 以葡萄糖酯为配体的络合物的结果与分析

3．3．2 以甘露糖酯为配体的络合物的结果与分析

3．3．3 以蔗糖酯为配体的络合物的结果与分析

3．4 本章小结

4．气体吸附性能的研究

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 主要仪器

4．2．3 表征测试方法

4．3 结果与讨论

4．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果