沸石咪唑酯骨架材料的合成和固液相变特性研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着配位化学的发展，以金属离子和有机配体链接而成的具有周期性网络的纳米多孔材料-金属有机骨架结构材料（mofs）引起了学术界的高度关注。mofs是由无机金属离子和有机配体，通过共价键或极性共价键自组装络合形成的[1]，是一类新型多孔材料。由于这种多孔骨架晶体材料可以通过调节金属离子与不同的有机配体络合成不同孔径、不同结构的金属有机骨架材料[2]，因而具有比表面积大、孔隙率高、结构有序、拓扑结构多样、孔结构与功能可调、强的化学稳定性和热稳定性等特殊性能[2-3]，也正由于它具有这些优异的物理化学性能而发展迅速。随着研究的深入，mofs在药物缓释、气体存储与分离、催化、吸附[4-6]、光电材料[7]、生物传感和光化学催化[8-9]等方面的应用越来越多的被挖掘出来，使其成为了备受瞩目的一种新型多功能材料，代表了材料科学新的发展方向。到目前为止，人类已合成出种一万多mofs材料[10]。

然而mofs虽然在气体吸附、气体分离及催化领域有很好的应用前景，但是其稳定性差，并难以成型，材料基本以粉末状态为主，即使采用压力成型后，其材料强度也很低，限制其大规模应用。同时，沸石的刚性结构、固定的孔径尺寸、以及特殊的性质使其在应用上存在一些问题。因此将过渡态金属离子引入有机物配体中，制备与沸石结构相似的新型材料，使其既具备沸石的水热及化学稳定性，同时兼顾材料的配位有机物分子结构可调节的性质是规避二者缺陷的最佳选择[10]。

沸石咪唑酯骨架材料（zifs）是科研工作者们合成的具备上述特性的类沸石[1]结构的材料，是mofs的子类。zifs是由二价过渡族金属离子（m=zn2 或co2 ）[11]与咪唑基配体络合后形成的一种具有沸石拓扑结构的新型金属有机骨架材料。zifs材料与传统的沸石分子筛有相似的拓扑结构[12]。比较而言，传统意义上的沸石是以sio4四面体和alo4四面体为基本结构单元，共用一个氧原子，通过桥氧共价连接，形成具有一定空间结构的多孔材料。而zifs是zn/co等过渡金属离子取代传统沸石中的si元素和al元素，咪唑或咪唑的衍生物取代传统沸石分子筛中的桥氧，通过咪唑环上的n原子相连接而成的一种类沸石材料[13-15]。这种独特的结构使得其结合了传统沸石和mofs的优点，具有大的比表面积和孔体积、规整的孔道结构、种类的多样性以及良好的水热稳定性和化学稳定性等优点，在吸附、分离和催化等方面均表现出了广阔的应用前景[16]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备：以zn(no3)2·6h2o(99.99%)作为金属原料，以咪唑(im,99%)，苯并咪唑(bim,99%)作为连接物，以n,n-二甲基甲酰胺(dmf,99.9%)作为溶剂，合成金属咪唑酯骨架材料zif62。

材料表征：在不同温度下对zif62粉末进行处理，通过dsc（综合热分析），bet（比表面积），xrd（x射线衍射），raman（拉曼），firt（红外光谱）等表征手段进行分析，从而研究zif62结构对熔融特性及其玻璃化影响。

3. 研究计划与安排

第1-3周：阅读zif62相关文献，完成英文文献翻译。了解zif62的结构特性及其制备方法，总结文献中相关的制备方法，完成初步的实验计划，并准备相关的实验条件，完成开题报告；

第4-8周：按照设计方案，进行zif62材料的制备及其工艺优化及相关测试；

第9-11周：对所制备的zif62材料的固液相变特性进行研究，并作相关测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]石琪.沸石咪唑酯骨架材料的合成与性能研究[d].太原理工大学,2012.

[2]曹文秀.金属有机骨架材料的制备及其在储氢和生物质转化方面的应用[d].华南理工大学,2012.

[3]张永飞.金属有机骨架材料及其复合物的制备和性能研究[d].安徽大学,2014.