沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8 的合成及表征开题报告

1. 研究目的与意义

金属－有机骨架（MOFs）材料，作为一种新的材料，由于其结构的特殊性，具有高孔性，比表面积大，合成方便，骨架规模大小可变性等特点在气体的吸附以及其他领域上都展现出了优异的性能。不同的金属以及有机配体的选择，丰富了这类材料在不同领域的应用。MOFs具有丰富的结构和拓扑类型,在气体吸附分离、储气、催化、光学和磁性等方面具有广阔的应用前景。利用功能有机配体与金属离子定向组装成金属有机配合物并研究其结构与性质之间的关系，对于配位化学的发展具有重要的意义。金属离子和有机配体的选择对构筑的金属有机配合物的结构和性能都有很大的影响。

2. 国内外研究现状分析

美国密歇根大学以yaghi为首的材料设计与研究小组在mofs材料的合成方面做了大量的基础性工作。早在1995年，他们就选择不同的有机分子与cu和zn络合，形成结构不同的mofs。后来他们又系统地研究了不同有机配体对mofs孔结构的影响。他们在1999年选择1，4-对苯二甲酸（h2bdc）作为配体合成的mof-512j（也称作irmof-1）是系列mof-n材料中最典型的材料之一。mof-5是由4个zn2 和1个o2-形成的[zn4o]6 无机基团，这个基团和[o2c-c6h4-co2]2-以八面体形式连接，从而形成三维立体骨架结构。mof-5为立方晶体，其比表面积高、孔道结构规则、孔容积较大，表现出良好的储氢性能。自mof-5首次被合成以来，科研工作者对该种材料的功能进行了大量的研究。

之后，该研究小组在网状合成理论的指导下，以具有八面体构型的[zn4o（co2）6]团簇为基本结构单元，采用一系列不同的二羧酸作为配体，得到了一系列具有相同拓扑结构的多孔聚合物（irmof-n，n=1～16）。

虽然所有的irmofs都具有与irmof-1相同的拓扑结构，但它们的功能团有区另。这些功能团对孔道的性质有一定的修饰作用。除此之外，羧酸配体大小不同得到的孔道大小也不同。以上研究工作使人们认识到，保持无机构建单元不变，通过调变不同的配体，能在一定程度上调变孔的大小和性质。所以，对mofs进行理性设计是可行的。

3. 研究的基本内容与计划

本实验通过配体的选择和金属离子co的选择及反应的温度、配体与金属的比例来合成不同金属有机骨架材料mofs，之后通过对它们的孔径结构分析来研究配体和金属离子的选择对结构的影响。实验选择咪唑和4，4-联吡啶为配体，它们都含有两个氮原子，但其碳链长度不同，对合成物观察其孔径的大小。选择zn² 金属离子来合成金属有机骨架材料观察它对孔径大小及结构的影响。温度设定不同温度梯度来观察其对生成物的结构影响。金属离子与配体的摩尔比设定不同对生成物进行观察几结构测定，比较它们之间的不同。

3月1日3月7日 结合论文题目，查阅相关文献，撰写开题报告

3月8日5月1日 进行试验内容

4. 研究创新点

具有大孔径、高比表面积的金属有机骨架结构已成为微孔材料研究领域的一个热点，它给多孔材料科学带来了新的曙光。

此种材料制备简单，可以从金属离子和有机配体混合物直接获得，而且配体的配位能力可以改变。

合成的mofs 具有酸碱两性性质，除路易斯碱位，金属有机骨架还提供了路易斯酸位。