金属有机骨架材料的结构设计与制备毕业答辩

1、 毕业论文答辩 金属有机骨架材料的结构设计与 制备 姓 名： 专 业： 学 号： 指导老师： 目录 一.MOFs材料简介 二.实验过程 1.合成反应原理 2.实验样品 三.实验分析 1.红外光谱分析 2.XRD分析 3.N2吸附/脱附实验分析 四.实验结果讨论 一.MOFs材料简介 2020世纪世纪9090年代中期，第一代年代中期，第一代MOFsMOFs材料被合成出来材料被合成出来 孔径和稳定性受到一定限制孔径和稳定性受到一定限制 19991999年，年，YaghiYaghi等人合成具有三维开放骨架结构的等人合成具有三维开放骨架结构的MOF-5MOF-5 去除孔道中的客体分子后仍然保持骨架完整

2、去除孔道中的客体分子后仍然保持骨架完整 20022002年，年，YaghiYaghi科研组合成科研组合成IRMOFIRMOF系列材料系列材料 实现实现MOFMOF材料从微孔到介孔的成功过渡材料从微孔到介孔的成功过渡 20082008年，年，YaghiYaghi研究组合成出上百种研究组合成出上百种ZIFZIF系列类分子筛材料系列类分子筛材料 金属离子金属离子 有机配体有机配体 配位配位 自组装自组装 周期性网状骨架的多孔材料周期性网状骨架的多孔材料 二、实验过程二、实验过程 1.1.合成反应原理合成反应原理 N N H + Cr(NO3)3.9H2O 100 B1、B2、B3 OH N N H

3、+ Co(NO3)2.6H2O 100 B4 OH N N H + 100 B5 OH NN N N H + C H N O 75、 100、 140 O O Ni O B6、 B7、 B8 N N H + C H N O 75 O O Zn O B9 2.2.实验样品实验样品 三、实验分析 1.红外光谱分析 B9是乙酸锌与咪唑在75下制得的配合物，其与咪唑红外谱图相比较，发 现在 3350-2500 cm-1范围内咪唑环上的 N-H宽吸收峰消失，同时 1820 cm- 1处的弱吸收峰也没有出现，这说明反应后 N-H 键消失，咪唑吸收峰消失， 咪唑分子已全部被去质子化，初步说明已合成所需物质。

4、 350030002500200015001000500 T wava numbei/cm-1 B0 B9 3121 2510 1824 A B 样品B1、B2、B3是硝酸铬与咪唑在不同的摩尔比下合成的物质， 它们与咪唑红外谱图相比较，发现在 3350-2500 cm-1范围内咪唑环 上的 N-H宽吸收峰消失，同时1820 cm-1处的弱吸收峰也没有出现， 这说明反应后 N-H 键消失，咪唑吸收峰消失，咪唑分子已全部被去 质子化，1668cm-1处是C=C键，1387cm-1处是-CH3键，初步说明已合成 所需物质。 350030002500200015001000500 T wava num

5、ber/cm-1 B1 B2 B3 1664 1387 C D E 2.XRD分析 从图中可以看出，在330的范围内有许多峰，其中B1、B2在 10.39处比B3强度更大，说明硝酸铬与咪唑的摩尔比在1：3与1：1 合成MOFs比在3：1的条件下效果好。 91827 0 1000 2000 3000 2 theta B1 B2 B3 B1 B3 B2 10.39 8.18 12.42 图B6、B7、B8是乙酸镍与咪唑在不同温度下的配合物的XRD图， 从图中可以看出，在3-30的范围内有许多峰，其中B6在10.60处 比B7、B8强度大许多，说明乙酸镍与咪唑合成MOFs时在75时比在 100与14

6、0时更好些。 91827 0 2000 4000 6000 2 theta B8 B7 B6 B6 B8 B7 10.60 8.28 12.47 3.氮气吸附/脱附实验分析 吸附之前用甲醇在70下进行回流活化： 镍盐合成物活化过程中逐渐溶解 B3的活化 甲醇活化 样品氮吸附的各参数表样品氮吸附的各参数表 四、实验结果讨论 1.硝酸铬与咪唑配合比乙酸镍和乙酸锌与咪唑更容易合成 MOFs，且它们的孔结构比表面积更大些。 2.在活化过程中乙酸镍与咪唑合成的物质在甲醇中活化在 升温过程中逐渐溶解了，一段时间后其成为无色溶液，说 明用乙酸镍与咪唑合成的MOFs不稳定。之后尝试了用水 活化，发现还是不行。实验过程中未找到合适的活化溶剂 对合成的MOFs进行活化