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离子导电金属-有机骨架的设计合成及其性能研究的开题报告
一、选题背景
近年来，由于电池、传感器、催化剂等领域的需求，离子导电金属-有机骨架材料（MOMs）逐渐成为材料科学研究热点。MOMs是一种由金属离子与有机配体构成的晶体，具有良好的孔道结构和孔径可控性，能够在腔内包含离子、小分子、大分子等多种化学物种，并能够通过离子交换、跨膜传递等机制实现离子导电性能。此外，MOMs还具有比传统的离子导体如固体电解质、离子液体更低的价格以及在催化等领域中可通过有机配体的不同选择实现催化反应选择性的优点。
二、选题意义
目前，MOMs主要应用于离子导电方面的研究，如储能器件、离子传感器等，但鲜有研究将MOMs材料用于光催化方面。因此，本课题将以此为切入点，探索MOMs光催化应用的研究。通过控制MOMs材料的结构、孔径大小等物理化学参数，设计一种光催化剂，用于处理污染物与有机物的降解。
三、研究内容与方法
1.MOMs材料的设计合成
本研究将选取不同的金属离子和有机配体，采用长时间水热反应法合成MOMs材料，并进行其性质的表征，如晶体结构分析、孔径尺寸分析、表面积、孔容等。
2.MOMs材料的电学性能测试
采用阻抗谱、交流电化学等技术，对MOMs材料的离子导电性能进行测试，并寻找MOMs材料在光催化反应中提升效率的途径。
3.MOMs材料的光催化性能测试
利用可见光或紫外光对MOMs材料进行光催化降解对二甲苯的实验，对其降解率和能量效率进行评估，并与其他光催化剂进行比较。
四、预期成果
本研究将合成出不同结构、孔径大小的MOMs材料并对其进行电学性能和光催化性能的测试，探索MOMs材料在光催化应用中可能的提升途径。预计能够得出具有一定光催化性能的MOMs材料，并通过对比试验中与其他光催化剂的性能表现，确认其相对优势和潜在应用场景。
五、研究难点
1.MOMs材料合成过程中，需要充分考虑金属离子与有机配体的配比关系、溶剂选择、温度等因素的影响，以保证高质量和高产率的合成。
2.MOMs材料的电学性能和光催化性能测试需要使用相应的仪器，从数据的取样、分析到最后数据的解读都需要专业的技术。
3.光催化反应过程中，MOMs材料与光源的照射角度和光强的选择对反应性能有重要影响，需要精确的实验控制。
六、时间安排
本研究拟于2022年3月开始，预计需要15个月左右，具体如下：
|时间|研究任务|
|:------:|:----------:|
|2022.3|文献调研|
|2022.4-5|设计MOMs材料|
|2022.6-8|合成MOMs材料|
|2022.9-11|测试MOMs材料电学性能|
|2022.12-2023.2|测试MOMs材料光催化性能|
|2023.3|数据分析和论文撰写|
七、参考文献
1.LvWei,ChenJindou,RenYuanyuanetal.Metal-organicframeworkswithelectrifiedframeworksforeffectivesolarenergyharvesting.
2.YuanS,ZouL,LiangFetal.Luminescentmetal-organicframeworksaschemicalsensorsandpotentialoptoelectronicmaterials
3.WangZP,SuJ,ZhangXetal.Polyoxometalate-templatedsynthesisofmetal-organicframeworkwithphotocatalyticactivityforhydrogenperoxidedecomposition