金属有机骨架材料的制备、改性及对CH4吸附性能的研究的任务书.docx

金属有机骨架材料的制备、改性及对CH4吸附性能的研究的任务书
任务书
一、选题背景
随着全球经济和人口的快速增长，化石燃料的消耗量也不断增加，导致空气质量逐渐下降，气候变化日益严重。因此，寻找一种环保、高效的气体吸附材料，成为了研究热点之一。金属有机骨架材料作为一种新型气体吸附材料，其具有结构多样、孔径可调、表面积大等优点，因此受到了广泛的关注。
二、研究目的
本研究通过制备及改性金属有机骨架材料，探究其对CH4吸附性能的影响，为绿色能源的发展提供理论及实验基础。
三、研究内容与步骤
1.制备金属有机骨架材料
选择适宜的有机配体和金属离子，在合适的条件下进行反应，得到目标产物。首先要确定合适的合成方案，即选取适当的有机配体和金属离子，进行反应条件的确定。在反应过程中，关注反应时间、温度和溶剂等因素对产物的影响，进而优化产物的性能。
2.改性金属有机骨架材料
通过合成方法中添加适当的改性剂或杂质，对已有的金属有机骨架材料进行改性，在吸附性能方面得到提高。改性剂或杂质的添加量、种类、时机等因素均可能影响最终产物的性能，因此需要进行比较实验以确定最佳条件。
3.对CH4吸附性能的研究
利用气相色谱仪等仪器对样品进行测试，探究金属有机骨架材料对CH4吸附的性能，进而评价其在环保净化、储气等领域的应用前景。同时探究反应温度对吸附性能的影响，并比较不同样品的吸附性能。
四、预期结果
本研究将合成出一些具有吸附性能的金属有机骨架材料，并对其进行性能测试，分析其取得的实验数据，探究吸附性能与反应条件之间的联系，验证理论推论并为进一步开发气体吸附材料提供参考。
五、研究计划
本研究预计周期为一年，计划如下：
第一季度（1-3月）：学习金属有机骨架材料的基础理论和制备方法，制备样品。
第二季度（4-6月）：优化合成条件，改性金属有机骨架材料并进行吸附性能测试。
第三季度（7-9月）：探究吸附性能与反应条件之间的联系，同步改进制备工艺。
第四季度（10-12月）：总结试验数据，编写实验报告，并与导师和校内外专家进行深入交流。
六、预算
本研究预计经费共计30万元，包括材料费、设备费、交通费等。其中，材料费为15万元，设备费为8万元，交通费、研究经费等为7万元。
七、参考文献
1.Schwartzberg,A.M.,Norquist,A.J.andO'Keeffe,M.(2004)‘ApplicationsofPorousMolecularCrystalsContainingInorganicLigands’,JournalofSolidStateChemistry,177(12),pp.4193-4200.
2.Terracciano,A.,Maddalena,A.,Lamberti,C.,etal.(2017)‘MOF-basedsensors:Design,applicationsandchallenges’,CoordinationChemistryReviews,346,pp.201-217.
3.Wang,J.,Lin,R.-B.,&Zhang,Z.(2019)‘Recentadvancesinmetal–organicframework-basedheterogeneouscatalysis:opportunitiesandchallenges’,ChemicalSocietyReviews,48(2),pp.307-337.