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后处理修饰的金属有机骨架材料的制备及催化活性研究开题报告

 2020-02-10 10:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

在过去至少30年的时间里,多孔固体材料一直是众多科学家研究的热门领域之一。目前,这些多孔材料在吸附、分离、光学器件、生物医学、提纯以及催化等领域有着潜在的应用价值。多孔材料包含一个很宽的范围,从自然的到合成的,从无机的到有机的,从纯晶的到非晶的。然而,直到二十世纪九十年代中期,只有无机的和炭基材料两种类型的多孔固体材料被广泛应用到工业中。金属-有机骨架(mofs)是多孔固体材料的一个新的种类,在近20年被发现并迅速发展成为一个新兴的研究领域,并取得了可喜的研究成果。

mofs是由多齿有机配体和过渡金属离子自组装而成的一种新型多孔晶体材料。mofs材料拥有极大的比表面积和孔隙率、规则的孔道结构以及结构和性质的可调等特点。这些特点使它在气体分离存储、化学传感、催化、药物传输等方面表现出巨大的应用潜能。

mofs属于微孔材料,它的晶体特性使它可以很容易的通过单晶x射线衍射表征,它不同于无机分子筛,其孔道是由金属和有机组分共同构成的,对有机分子和有机反应具有更大的活性和选择性。制备mofs的金属离子和有机配体的选择范围非常大,可以根据所需材料的性能,如孔道的尺寸和形状等,选择适宜的金属离子以及具有特定官能团和形状的有机配体。mofs材料的这种可裁剪性和结构多样性的特征,易于进行设计组装和结构调控,为设计纳米多孔材料提供了可行的方法。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:以zrcl4和无机配体为原料,dmf为溶剂,通过溶剂热法合成了zr-mofs,在通过后合成修饰法引入pd合成pd/zr-mofs;

材料表征:对pd/zr-mofs材料进行结构表征和电化学性能测试,通过xrd、n2吸/脱附、粉末衍射分析、sem、热重分析(tga)、二氧化碳吸附测试、红外光谱测试等表征手段对其形貌结构及元素构成、比表面积和孔隙率等进行了分析,并用其催化交叉偶联反应并计算出该反应的转化率和产率来对其催化性能进行了评估。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,制备pd/zr-mofs材料。

第8-9周:采用xrd、fe-sem、ir、tga等测试技术对复合材料的物相、显微结构、电化学性能进行测试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 吴菲. 吡啶类pd(Ⅱ)-mofs催化剂的合成、表征及催化性能研究[d].温州大学, 2018.

[2] 高升. zr基金属有机框架的设计、合成与性能研究[d]. 广东药科大学, 2018.

[3] 徐海群. zr基mofs的控制合成及其在光催化中的性能与机理研究[d].中国科学技术大学, 2018.

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