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一种多孔MOF的合成及其电化学性能研究开题报告

 2021-03-10 11:03  

1. 研究目的与意义(文献综述)

材料是21世纪重要且具有发展潜力的三大领域之一,其中多孔mofs是近年来十分引人关注的材料。金属有机骨架(metal-organic frameworks,mofs)材料是以配位化学为基础延伸而来的,是一种无机-有机杂化材料。1995年,第一个命名为金属有机骨架(mofs)的材料在nature杂志中报道。它是由yaghi o m研发出来的mof-5[1],具有二维结构的配位化合物,由刚性的有机配体均苯三甲酸与过渡金属co合成。其工作最具有代表性与开创性,在今后的mofs材料的发展中起到的风向标似的指导作用。

一般mofs材料的有机配体和金属中心,分别作为支柱和节点的作用,按mofs的组分单元在合成方面的不同可将mofs分为几大类[2]:(1)网状金属-有机骨架材料;(2)类沸石咪唑酯骨架材料;(3)来瓦希尔骨架材料;(4)孔-通道式骨架材料。他们只需改变其中的结构或其中的一种元素即可相互转化,但性质却完全不同,每种材料在各自的领域都发挥着重要的作用。

与其他多孔固体材料相比,mofs在结构和功能上具有更高的设计性和调控性,主要原因为[3-4]:(1)mofs的合成常在温和条件下进行,条件较易控制;(2)有机配体可通过有机合成进行进一步的设计和修改;(3)由于有机配体和金属离子间固有的配位模式,特定合成条件下,有机无机建造单元通常能合成出具有特定构型的框架结构;(4)可以在不改变连接方式和拓扑结构的前提下,调整mofs的结构和性质;(5)mofs在合成后,其金属节点或是有机连接器的位置还可以进行修饰。而这种高的可设计性和可调控性也使得mofs在孔结构和表面上具有独特性以及功能性,并且在稳定性方面得到了显著的改善[5]。由于无机金属离子和有机配体的杂化组合,同时兼有无机材料以及有机材料的特点[6],在许多领域如主-客体化学、环境能源气体储存、分离、捕集、药物输送、光、电、磁学、选择性催化、手型拆分以及分子识别等诸多领域具有广泛的应用[7-9],成为现阶段新材料领域的研究热点以及前沿之一。

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2. 研究的基本内容与方案

本课题的研究(设计)的目标:
以二甲基苯甲醛为原料,合成一种含有多苯环、多羧基的配体,在此基础上合成一种多孔金属有机框架材料(mof),进行相关结构表征。

并将此mof修饰在电极表面,采用线性扫描法研究mof修饰电极的电催化性能。


本课题的研究(设计)的基本内容:
(1)以3,5-二甲基苯甲醛和对甲基苯乙酮制备ddtp;
(2)用ddtp为原料合成cu30-mof;
(3)将cu30-mof和cu199-mof修饰在电极表面,采用线性扫描法进行cu199-mof与cu30-mof析氢析氧性能的对比[14],优化条件,总结规律。

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3. 研究计划与安排

第1——3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需药品、仪器。确定方案,完成开题报告。

第4 ——8周:完成配体和mof的合成并表征;

第9 ——12周:完成mof修饰电极的电催化实验;

第13——13周:分析实验数据;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]yaghi o m, li g, li h. selective binding and removal of guests in a mocroporous metal-organic framework[j].nature. 1995,378:703-706.

[2]伍石,吴云等,有机骨架材料研究进展[j].广东化工.2013,5(40):139-144.

[3]jesse l. c. rowsell, omar m. yaghi. metal–organic frame-works: a new class of porous materials [j]. microporous and mesoporousmaterials,2004,73:3-14.

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