ZIFs衍生的纳米材料的制备及在催化反应中的应用开题报告

全文总字数：4236字

1. 研究目的与意义（文献综述）

近些年，由于ZIFs材料展现出多种优异性能(如较大的比表面积、多孔、结构可调、热稳定性和化学稳定性等)，使其逐渐成为一类备受关注的热点材料，吸引了许多国内外科研小组的研究兴趣。ZIFs是一类热门的材料，不仅仅是由于其自身的优异性能用于各种各样的应用，如气体储存，催化，分离，传感等等。目前大多数的研究主要聚集在合成新ZIFs材料方面，关于其应用研究主要集中在气体吸附和分离等领域。然而合成不同空间结构的ZIFs材料研究并不多，ZIFs材料在催化领域、电子领域以及其他领域应用还不是很广泛。ZIFs是一种优异的前驱体和牺牲模板，若将热解之后的金属成分刻蚀则能够制得碳材料，或者氮掺杂的碳材料，若保留金属成分则可以得制备各种各样的基于过渡金属的材料，这些材料都拥有巨大的潜在应用。本次毕业设计主要目的是合成以ZIFs为前驱模板的衍生多孔纳米材料，将其用于多种催化反应中，并探究其催化性能与结构和成分的关系。MOFs作为一种多孔材料根据其作用方式可以分为以下三种：MOFs骨架催化、负载型MOFs催化和后合成改性催化。如今电子产品在人们生活中越来越普遍，石油、化工能源的清洁高效利用，环境保护社会的可持续发展已成当今发展的主题之一。面对能源危机和空气污染的现状，越来越多的学者将关注点放在清洁能源和环保领域上。MOFs具有较高的孔体积、较大的比表面积和规整的孔道结构，可以吸附大量的气体分子，因此越来越多的学者将MOFs的关注点转移到气体存储上。目前报道的气体存储方面的应用主要集中在H₂、CO₂、CH₄等小分子气体上。随着人类环保意识的提高，对大气污染物的治理也逐渐受到关注。作为大气污染物之一的NO_x，对大气环境和人类健康造成巨大的威胁，因此如何高效控制NO_x的排放成了很多学者关注的热点。我国的NO_x主要来源于火电厂，目前工业脱硝的手段主要是NH₃-SCR，所用的催化剂主要为V₂O₅基催化剂。这类催化剂存在的主要问题是反应需要在较高温度下（300-400℃）进行，因此一般置于除尘和脱硫装置之前，这就导致催化剂容易受到粉末和硫的毒害而失活，因此开发低温高效脱硝催化剂具有重要的意义。对ZIFs性能的研究能够使其优异性能得以发挥，为国家材料发展做出新的贡献。

2. 研究的基本内容与方案

2.1实验目标

本次设计目标是制备cu-mofs。

(1)通过配位调节法对合成cu-mof-199进行改性处理，考察醋酸改性剂对cu-mof-199结构和性能的影响，利用sem、ftir、tga-ms、xrd、icp等表征手段对cu-mof-199的形貌、表面官能团、热稳定性、晶型以及金属含量进行了测试研究。同时考察了cu-mof-199在不同气氛和温度下进行热解后的结构和性能发生的变化。最后将脱硝反应作为探针反应，评价制备的催化剂的催化scr反应性能。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，设计新配体或者双配体，与单金属或者双金属形成新型mofs。

第8－12周：通过对mofs改性或者与其他物质复合以提高mofs性能，并应于吸附、分离和催化领域

4. 参考文献（12篇以上）

1)kuizhou,somboonchaemchuen*,metal-organicframeworkascatalystinesterificationofoleicacidforbiodieselproduction,internationaljournalofenvironmentalscienceanddevelopment,2017,vol.8(4),doi:10.18178/ijesd.2017.8.4.957

2)bibimaryammousavi,somboonchaemchuen,suphotphatanasri,chengchen,chengzeng,rakeshganguly,sergezhuiykov,francisverpoort,selectivecyclodimerizationofepichlorohydrintodioxanederivativesovermofs,arabianjournalofchemistry,doi:10.1016/j.arabjc.2017.09.011

3)zhixiongluo,somboonchaemchuen,kuizhou,francisverpoort,ring-openingpolymerizationofl-lactidetocyclicpoly(lactide)byzeoliticimidazoleframework-8catalyst,chemsuschem,2017,vol.10(21),4135-4139.doi:10.1002/cssc.201701438.