纳米尺度MOF-74催化剂制备及其在催化氧化中的应用开题报告

1. 研究目的与意义

金属-有机框架（metal-organic framework，mof）是新材料领域研究的热点。

自从1990年，美国yaghi课题组和日本kitagawa课题组成功合成稳定孔结构的mof材料以来，种类繁多、功能性强、孔隙率和比表面积较大、孔尺寸可调、具有仿生催化和生物相容性等特点的mof材料不断出现。

目前，柔性、导电、具有特定催化性能的稳定mof材料已经广泛应用在各种研究领域。

2. 课题关键问题和重难点

从理论上讲，多孔MOFs的形貌改变，尤其是不改变MOFs结构的前提下将MOFs等比例的缩小到纳米尺度，将使其具有与宏观尺度MOFs不同的性质如表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应、选择性及相关性质发生巨大变化，并赋予微纳尺度的多孔MOFs在物质的分离、富集和检测等方面有广阔的应用前景，同时也有效地拓展了多孔MOFs的应用领域使其在异相催化、分析化学、环境科学和生命科学等领域的实际应用成为可能，但其性质无论在深度和广度方面仍处于研究的初级阶段，需要更多的研究者去研究纳MOFs的应用。

本课题所预期采用的实验方法为反相微乳液法，此方法的关键是设计出合适的CTAB、正丁醇、正辛烷摩尔比例的反相微乳液，从而控制水核内的反应，进而影响最终产物的尺寸与形貌，达到预期所要求的特定结构的MOF-74。

3. 国内外研究现状（文献综述）

概述[1]金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,简称mofs)已经发展成为多孔材料领域不可缺少的一部分，在气体的吸附、分离、荧光、磁性、催化和分子识别上有着重要的潜在应用价值。

mofs材料是由单一的金属离子（或金属离子簇）和有机配体的桥连形成的无限延伸聚合物或离散封闭型网络状聚合物。

mofs通常可以通过合理的优化、配体的控制以及特定的合成条件达到人们所需要的目标产物。

4. 研究方案

根据已有的学术报道可进行初步试验设计:原料：六水合硝酸盐，2,5-二羟基对苯二甲酸(DHTP，98％），十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，质量分数≥99%)，正辛烷( C8H18，质量分数≥99. 5%)，正丁醇( C4H10O，纯度 ≥99. 5%)，去离子水。

实验步骤：首先，分别称取一定量的 CTAB、正丁醇、正辛烷( 三者的摩尔比暂未定，需多次试验) 置于 2 个锥形瓶中，充分超声震荡和搅拌后得溶液A1和A2; 然后将六水合硝酸盐和2,5-二羟基对苯二甲酸分别置于去离子水中，充分超声震荡和搅拌后得溶液 B 和 C; 随后，在剧烈搅拌下将所配置的溶液B和C分别逐滴加到溶液A1和A2中，搅拌直至澄清透明，将2组混合物在室温下静置过夜;最后，将含有六水合硝酸盐的透明微乳液快速地加入到含有2,5-二羟基对苯二甲酸的透明微乳液中，在搅拌条件下充分反应一定时间后，将反应所得到的产物在10000r/min转速下离心10 min，并用乙醇离心洗涤3～4次，洗涤后的样品干燥后置于密闭且清洁的干燥器内备用。

5. 工作计划

大四第一学期第17周：落实指导老师，完成课题分配。

第18周至第21周：下发外文翻译，按时完成外文翻译，弄懂理解毕设任务和要求，根据毕设任务查找和搜寻相关参考资料。

大四第二学期第1周至第2周：根据老师所给的任务书查阅相关中外文资料，了解研究内容的发展现状与其他研究者的研究方法。