中级无机化学实验：综合与设计性实验

实验编号：U20S12400

关键词：缺陷型锆-有机凝胶，制备，表征，XRD，TGA，气体吸附，酸性位点，XPS，质子传导

实验标签：材料科学基础（锂电、光能和光电材料-燃料电池）

车载燃料电池用宽温域质子导体的制备及表征虚拟仿真实验

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为2个模块，模块1，缺陷型锆-有机凝胶的制备；模块2，缺陷型锆-有机凝胶的表征及宽温域质子传导性能研究。

模块1，缺陷型锆-有机凝胶的制备

将富马酸与六水合氧氯化锆进行水热反应，通过调节甲酸模板剂的含量，可控制备具有不同配体缺陷的金属有机凝胶材料。

模块2，缺陷型锆-有机凝胶的表征及宽温域质子传导性能研究

缺陷型锆-有机凝胶的结构、稳定性、酸性和电学性能的测试和表征，包括凝胶基本特征、XRD、TGA、气体吸附、酸性位点和质子传导性能测试。

（二）实验的特色和亮点

金属有机骨架多孔材料是近十年来得到广泛重视的一类新型多孔材料。它是由小分子配体与金属离子通过自组装过程形成的具有周期性网络结构的金属-有机骨架晶体材料。它可以通过不同的金属离子和各种有机配体进行络合，设计与合成出不同孔径的金属有机骨架结构。

MOF-801(Zr)的性质稳定，在水溶液和酸性条件下稳定，耐氟离子，是近年来颇受国内外重视的化学品，可用于储气吸附材料和干燥剂。通过控制甲酸的含量来调节结构的缺陷含量，能够制备出具有不同缺陷浓度的锆-有机凝胶材料。伴随着晶核的快速增加，通过非共价相互作用（例如氢键，离子相互作用，π-π堆积和范德华力）促成纳米级颗粒的结合，产生了可以克服MOF-801(Zr)颗粒界面之间晶界电阻和不连续传递通道的缺点，有利于提高MOF-801(Zr)在质子传输领域的应用。