سنتز و شناسايي شبكه آلي فلزي MOF-199 دوپ شده با كاتيون هاي سديم به منظور ذخيره سازي هيدروژن در دماي محيط

Synthesis and characterization of metal organic framework MOF-199 doped with sodium cations for hydrogen storage at ambient temperature

در طي دهه گذشته شبكه‌هاي آلي فلزي به طور گسترده اي به عنوان گزينه هاي جديدي براي ذخيره سازي هيدروژن مورد استفاده قرار گرفته‌اند. مساحت سطح بالا و حفرات منظم اين مواد را گزينه هاي مناسبي براي ذخيره سازي هيدروژن مطرح كرده است. در اينجا يون هاي سديم به روش همزماني وارد حفرات شبكه آلي فلزي MOF-199(Cu3(BTC)2) شده و جذب هيدروژن آن در دماي محيط اندازه گرفته شده است. شبكه آلي فلزي Na.Cu3(BTC)2با استفاده از تكنيك هاي مختلف FT-IR ,XRD ,SEM ,BET ,TG شناسايي شده است. بررسي ها نشان داد كه پس از وارد كردن يون هاي سديم به ساختار شبكه آلي فلزي ساختار اوليه تغيير نكرده است و نيز مساحت سطح آن از m2/g1300 به m2/g 1434 و ميزان جذب هيدروژن ازwt% 1 به wt% 4 ر1 به ميزان 40 درصد افزايش مي يابد. علت افزايش جذب هيدروژن با وارد كردن يون هاي سديم به ساختار مي تواند به دليل افزايش برهمكنش فيزيكي(افزايش انرژي پيوندي) بين مولكول هاي هيدروژن و يون هاي سديم و هم چنين افزايش مساحت سطح باشد. بنابراين يون هاي سديم به عنوان مكان هاي اضافي جذب عمل كرده و مولكول هاي هيدروژن را جذب مي نمايند.

Over the last decade, metal-organic frameworks have been widely used as new options for hydrogen storage. The high surface area and regular pores cause these materials are good options for hydrogen storage. In this study sodium ions were introduced in (Cu3 (BTC)2)MOF-199 holes with in situ method, and its hydrogen adsorption performance was measured at room temperature. The structure and morphology of the proposed new MOF ((Na.Cu3(BTC)2)) was recognized with various techniques including TG, BET, SEM, FTIR and XRD. The results showed that after introducing sodium ions in the MOF, the main structure did not changed and the surface area increased from 1300 m2g-1 to 1434 m2g-1 and the hydrogen adsorption increased from 1 to 1.4 wt% (40% increase). The increase in hydrogen adsorption after sodium doping may be due to growing surface area and physical interaction between hydrogen molecules and sodium ions (increasing binding energy).Therefore, sodium ions act as additional sorption sites and adsorb hydrogen molecules.