25758.金屬有機(jī)骨架化事物mof5的合成及其耐水性能研究

1、中圖分類號Q魚壘UDC540碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q三3三密級公開金屬有機(jī)骨架化合物MOF5的合成及其耐水性能研究SynthesisandHydrostabilityofMetalOrganicFrameworks(MOF一5)作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：王明雪工程碩士冶金工程化學(xué)化工學(xué)院吳爭平副教授論文答辯日期絲!生s!蜂答辯委員會主席重董髫中南大學(xué)2014年5月中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要金屬有機(jī)骨架化合物M

2、OF一5的合成及其耐水性能研究摘要：金屬一有機(jī)骨架材料(MetalOrganicFrameworks，MOFs)是一種新型多功能納米多孔材料，在儲存氣體、氣體分離、催化反應(yīng)、生物化學(xué)及載藥等領(lǐng)域極具潛在應(yīng)用價值。MOF一5是MOFs系列有機(jī)框架化合物的典型代表之一。作為一種具有應(yīng)用潛力的儲氫材料，MOF。5仍存在一些缺陷，如在潮濕環(huán)境下水分子很容易攻擊相對比較弱的金屬有機(jī)配位鍵，使得MOF一5的晶體相轉(zhuǎn)變或者結(jié)構(gòu)坍塌。因此開展對MOFs

3、吸水穩(wěn)定性、改性骨架結(jié)構(gòu)從而增強(qiáng)MOF一5耐水性的系列研究工作，具有重要的實(shí)際及理論意義。本文以MOF一5的耐水性能為研究工作的核心內(nèi)容：分別用溶劑熱法和直接加入法合成MOF一5，探討合成方法對MOF5性狀和耐水性的影響；利用鎳摻雜MOF一5材料，考察摻雜后MOF一5的耐水性；采用機(jī)械研磨活化MOF一5，研究機(jī)械研磨對耐水性能的影響；構(gòu)建系列H20分子與Zn40(BDC)3作用模型，進(jìn)行量子化學(xué)模擬計算，解析了H20分子與次級結(jié)構(gòu)基元框

4、架的微觀作用機(jī)制。論文的主要工作及結(jié)果如下：(1)采用溶劑熱法和直接加入法制備MOF5，采用XRD、SEM、TGA／DTG和FTIR多種手段對其進(jìn)行表征，考察了不同制備方法對MOF5性狀的改變及其對耐水性能的影響；在實(shí)驗基礎(chǔ)上用量子化學(xué)計算方法解析了MOF一5次級結(jié)構(gòu)基元Zn40(BDC)3與H20分子相互作用微觀機(jī)制。實(shí)驗結(jié)果表明，溶劑熱法合成的MOF5R為立方體結(jié)構(gòu)的黃色晶體，晶體顆粒表面相對平滑，結(jié)晶度較直接加入法合成的白色粉末狀

5、MOF5Z高；XRD顯示兩者暴露在空氣中一段時間后結(jié)晶度均降低，并開始吸附水分子形成弱結(jié)合水；根據(jù)DTG和IR可知，暴露在空氣中后，MOF一5Z較MOF一5R更易吸收水分子形成弱結(jié)合水，框架結(jié)構(gòu)坍塌程度更高，即溶劑熱法制備的MOF一5R耐水性能更好。理論計算結(jié)果表明，H20與Zn40(BDC)3間存在弱鍵合穩(wěn)定化作用，并且其中H20處于side方位時，H20分子與框架結(jié)構(gòu)間弱成鍵作用可能性最大。(2)選擇Ni為同構(gòu)摻雜金屬合成摻雜的Ni