類分子篩型金屬有機框架材料的制備與結構研究【開題報告+文獻綜述+畢業(yè)論文】

1、1本科畢業(yè)設計本科畢業(yè)設計開題報告開題報告應用化學應用化學類分子篩型有機金屬框架材料的制備和結構研究類分子篩型有機金屬框架材料的制備和結構研究一、選題的背景與意義材料是人類生活的物質基礎，與能源、信息并列為現(xiàn)代科學技術的三大支柱.自MOFs材料成為研究熱點以來，各研究小組在對不同的構件分子進行組合構建新的MOFs晶體方面的工作富有成效，極大地豐富了絡合聚合物的結構數(shù)據(jù)，但這種材料最引人注目的特性—孔及表面性質的可調控性及其對其各種應用特

2、性，如分子識別、擇形催化、擇形吸附、滲流特性等所能帶來的影響方面的研究還不夠。研究構件分子結構對其聚集體結構及相關性能的影響規(guī)律，以期達到設計并合成具有預定的結構、組成、性質與功能的材料一直是材料制備與設計領域的挑戰(zhàn)。利用有機分子與金屬離子間的verWaals力、氫鍵和金屬—配體絡合作用組裝形成—有機金屬框架新材料(MOFs)，已成為通過分子設計成就材料功能的途徑。[13]借用生物大分子，如蛋白質、核酸的空間結構層次的相關概念，可將金屬

3、—有機骨架的結構層次分為構件分子、一級結構(即構件分子的連接方式)、二級結構等層次。有機金屬框架的構件分子為金屬離子(簇)和有機配體；維系MOFs構件分子與金屬離子間的作用力有verWaals力、氫鍵和金屬—配體絡合作用，這使得MOFs穩(wěn)定性一般較沸石低。但YaghiOM及其同事的工作”’已證明穩(wěn)定MOFs可通過設計和運用在合成過程中結構完整性和剛性均保持不變構件分子來實現(xiàn)。因此多采用苯多羧酸類、環(huán)烷烴多羧酸類、大環(huán)類多齒有機配體，通過

4、金屬—配體螯合作用成為合成穩(wěn)定MOFs成為一種被廣泛運用的策略，可在一定程度保持這類材料孔度的持久穩(wěn)定性和避免在沒有客體分子情況下的骨架塌陷。人們對類分子篩型框架有極大的興趣是由于它的四面體節(jié)點獨特的結構和內在聯(lián)系的無數(shù)孔隙系統(tǒng)的應用潛力。[4.7]然而，應用范圍受限于如何構造復雜的具有超大空腔接口和或間歇性框架內有機功能團的類分子篩框架。8當前對MOFs構件分子的設計、構建穩(wěn)定多孔的新MOFs方面進行了卓有成效的工作，極大地豐富了絡合

5、聚合物的結構數(shù)據(jù)。正上所述，國內外眾多研究小組都在積極的從事這一材料的合成規(guī)律的摸索，骨架結構的設計以及性質的開發(fā)與應用，并取得了令人矚目的研究結果。如3優(yōu)缺點，找出最佳合成路線。（2）利用合成的配體與過渡金屬離子、稀土離子以及混合金屬離子等，在傳統(tǒng)的水熱、溶劑熱和溶劑擴散等條件下，通過調節(jié)反應物之間的配比、模板溶劑、pH值、反應溫度和反應時間等來制備新穎結構的金屬有機框架材料，同時培養(yǎng)出可供單晶解析的晶體。（3）對新制備的框架材料進行

6、元素分析和紅外光譜等譜學表征，熱重和差熱穩(wěn)定性能分析，X射線粉末衍射和X射線單晶結構分析。（4）有針對性的選擇一些金屬有機框架材料，對其進行發(fā)光、磁性、分離、催化等性能的測試。技術路線：配體設計合成→金屬有機框架材料的制備→材料表征→結構分析→性能測試四、研究的總體安排與進度：2010年1011月：確定論文的研究課題，查閱相關文獻資料，了解選題的背景與意義，撰寫文獻綜述；2010年11月12月：熟悉課題研究的主要內容、需解決的問題、研究

7、的方法和技術路線，撰寫開題報告；2010年12月3月：在導師指導下進行類分子篩有機金屬框架晶體的制備實驗，掌握的基本步驟，獲得光學均勻、透明完整的晶體樣品；應用發(fā)光光譜、X射線衍射分析、差熱分析、光譜分析等方法進行晶體樣品物理化學性能的表征；2010年4月5月：整合實驗數(shù)據(jù)，總結實驗結果，撰寫畢業(yè)論文2010年5月6月：參加論文答辯五、主要參考文獻：1.ZeolitelikeMetalganicFramewks(ZMOFs)Basedo

8、ntheDirectedAssemblyofFiniteMetalganicCubes(MOCs)MohamedH.AlkdiJacilynnA.BrantLukaszWojtasVictCh.KravtsovAmyJ.CairnsMohamedEddaoudiJ.AM.CHEM.SOC.200913117753–17755.2.ZeolitelikeMetalganicFramewksasPlatfmsfApplications:On

9、MetallopphyrinBasedCatalystsMohamedH.AlkdiYunlingLiuRyW.LarsenJarrodF.EubankMohamedEddaoudiJ.AM.CHEM.SOC.200813012639–12641.3.MOFsMILsme:conceptspropertiesapplicationsfpouscodinationwks(PCNs)ChristophJaniakJanaK.ViethNew