高稳定锆金属有机骨架的合成及其气体吸附性能研究的开题报告.docx

高稳定锆金属有机骨架的合成及其气体吸附性能研究的开题报告
一、选题背景
在当前气候变化和环境污染问题日益严峻的情况下，绿色、环保的材料及其制备方法备受关注。其中，金属有机骨架（MOF）作为一类具有大孔径、高比表面积、容易表面修饰等优异性质的材料，在分离、储存、催化、气体吸附等领域具有极大的应用潜力。
然而，MOF材料在实际应用过程中一般地都面临着其在环境中的化学不稳定性问题，如需要受到特定pH值、氧化还原环境、水、催化剂等的保护。因此，针对金属有机骨架合成与功能研究是十分重要的课题，可以提高MOFs的含稳定性，降低其制备和应用成本，丰富其应用范围。
二、研究目标
本研究旨在通过制备高稳定性的锆金属有机骨架，探讨其气体吸附性能及其相关机理，进一步拓展MOFs的应用领域。
三、研究内容及方法
1.合成高稳定性的锆金属有机骨架
本项目将使用某些有机配体与锆原子配合合成高稳定性的MOFs。实验中，首先将对有机配体（应为氧化性比较弱的化合物）进行物化特性测试；然后通过溶剂热法制备MOFs，反应完毕后进行分离、干燥、激光粒度分析等实验步骤；最后进行表征分析，如红外光谱、热重分析、X射线衍射、扫描电镜等方法。
2.研究MOFs的气体吸附性能及机理
制备好的锆金属有机骨架在去除有机溶剂后，组成形态类似于多孔晶体。实验中将会将其空孔暴露在近常温下的（超越常温，但低于加热温度）的空气环境中，然后通过TGA等方法检测其吸氧性质。更进一步地，本项目将研究该MOFs骨架对CO2、烟草中含水分子等气体的吸附能力。同时，研究MOFs骨架的吸附性能可能涉及吸附机理等方面，并可以通过NMR等方法进行特定化合物的单分子学级别的分析等，也是本研究的创新点。
四、预期研究结果
1.成功合成高稳定性的锆金属有机骨架；
2.通过气体吸附实验探讨该锆金属有机骨架对CO2、烟草中含水分子等气体的吸附性能并研究其机理，为MOFs实际应用和推广提供方便；
3.可以期望在该研究中，通过优化合成方法，合成富有含量的高稳定性锆金属MOFs，进一步扩大MOFs的应用范围。