類分子篩型金屬有機(jī)框架材料的制備與結(jié)構(gòu)研究【開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)論文】

1、1本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告開(kāi)題報(bào)告應(yīng)用化學(xué)應(yīng)用化學(xué)類分子篩型有機(jī)金屬框架材料的制備和結(jié)構(gòu)研究類分子篩型有機(jī)金屬框架材料的制備和結(jié)構(gòu)研究一、選題的背景與意義材料是人類生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，與能源、信息并列為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱.自MOFs材料成為研究熱點(diǎn)以來(lái)，各研究小組在對(duì)不同的構(gòu)件分子進(jìn)行組合構(gòu)建新的MOFs晶體方面的工作富有成效，極大地豐富了絡(luò)合聚合物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，但這種材料最引人注目的特性—孔及表面性質(zhì)的可調(diào)控性及其對(duì)其各種應(yīng)用特

2、性，如分子識(shí)別、擇形催化、擇形吸附、滲流特性等所能帶來(lái)的影響方面的研究還不夠。研究構(gòu)件分子結(jié)構(gòu)對(duì)其聚集體結(jié)構(gòu)及相關(guān)性能的影響規(guī)律，以期達(dá)到設(shè)計(jì)并合成具有預(yù)定的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)與功能的材料一直是材料制備與設(shè)計(jì)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。利用有機(jī)分子與金屬離子間的verWaals力、氫鍵和金屬—配體絡(luò)合作用組裝形成—有機(jī)金屬框架新材料(MOFs)，已成為通過(guò)分子設(shè)計(jì)成就材料功能的途徑。[13]借用生物大分子，如蛋白質(zhì)、核酸的空間結(jié)構(gòu)層次的相關(guān)概念，可將金屬

3、—有機(jī)骨架的結(jié)構(gòu)層次分為構(gòu)件分子、一級(jí)結(jié)構(gòu)(即構(gòu)件分子的連接方式)、二級(jí)結(jié)構(gòu)等層次。有機(jī)金屬框架的構(gòu)件分子為金屬離子(簇)和有機(jī)配體；維系MOFs構(gòu)件分子與金屬離子間的作用力有verWaals力、氫鍵和金屬—配體絡(luò)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(guò)設(shè)計(jì)和運(yùn)用在合成過(guò)程中結(jié)構(gòu)完整性和剛性均保持不變構(gòu)件分子來(lái)實(shí)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(jī)配體，通過(guò)

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(yùn)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(méi)有客體分子情況下的骨架塌陷。人們對(duì)類分子篩型框架有極大的興趣是由于它的四面體節(jié)點(diǎn)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和內(nèi)在聯(lián)系的無(wú)數(shù)孔隙系統(tǒng)的應(yīng)用潛力。[4.7]然而，應(yīng)用范圍受限于如何構(gòu)造復(fù)雜的具有超大空腔接口和或間歇性框架內(nèi)有機(jī)功能團(tuán)的類分子篩框架。8當(dāng)前對(duì)MOFs構(gòu)件分子的設(shè)計(jì)、構(gòu)建穩(wěn)定多孔的新MOFs方面進(jìn)行了卓有成效的工作，極大地豐富了絡(luò)合

5、聚合物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。正上所述，國(guó)內(nèi)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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及性質(zhì)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，并取得了令人矚目的研究結(jié)果。如3優(yōu)缺點(diǎn)，找出最佳合成路線。（2）利用合成的配體與過(guò)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(kuò)散等條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)物之間的配比、模板溶劑、pH值、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等來(lái)制備新穎結(jié)構(gòu)的金屬有機(jī)框架材料，同時(shí)培養(yǎng)出可供單晶解析的晶體。（3）對(duì)新制備的框架材料進(jìn)行

6、元素分析和紅外光譜等譜學(xué)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(jié)構(gòu)分析。（4）有針對(duì)性的選擇一些金屬有機(jī)框架材料，對(duì)其進(jìn)行發(fā)光、磁性、分離、催化等性能的測(cè)試。技術(shù)路線：配體設(shè)計(jì)合成→金屬有機(jī)框架材料的制備→材料表征→結(jié)構(gòu)分析→性能測(cè)試四、研究的總體安排與進(jìn)度：2010年1011月：確定論文的研究課題，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解選題的背景與意義，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述；2010年11月12月：熟悉課題研究的主要內(nèi)容、需解決的問(wèn)題、研究

7、的方法和技術(shù)路線，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；2010年12月3月：在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行類分子篩有機(jī)金屬框架晶體的制備實(shí)驗(yàn)，掌握的基本步驟，獲得光學(xué)均勻、透明完整的晶體樣品；應(yīng)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(jìn)行晶體樣品物理化學(xué)性能的表征；2010年4月5月：整合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫(xiě)畢業(yè)論文2010年5月6月：參加論文答辯五、主要參考文獻(xiàn)：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