锆金属有机骨架材料的设计合成开题报告

1. 研究目的与意义

材料一直是日常生活中必不可少的部分，在经济建设，国防建设，医疗技术等等方面息息相关。与信息、能源并列为当代文明的三大支柱。新材料的研发一直是科学发展的重中之重，代表了国家的生产能力与科学研发能力。

化学一直是新材料开发的途径。自1893年a.werner创立配位化学以来，对配合物的研究成了无机化学中最为活跃的领域之一。在1951年，金属有机化合物得到快速的发展。由于wilkinson、woodward和fischer合成了“夹心饼干”——二茂铁，为有机过渡金属化合物开辟了新型有机金属络合物结构的领域。1989年，澳大利亚化学家robson r.首次将wells a.f.的拓扑理论应用到配位化合物中，认为用简单的矿物结构作为网络原型，以几何上匹配的分子模块来代替网络结构中的节点，用分子链接代替网络结构中的单个化学键，以此来构筑具有各种矿物拓扑结构的配位聚合物，从而实现该配位聚合物在离子交换、分离和催化等方面的应用。1995年，一个由刚性有机配体均苯三甲酸（btc）和过度金属co组成的具有二维结构的配位化合物，至此，金属有机骨架材料（mofs）的概念第一次被正式提出。金属有机骨架化合物通常指有机配体与金属离子通过自组装形成的具有周期性网络结构的金属有机骨架晶体材料。

金属有机骨架材料（mofs）是近些年来发展迅速的一种配位聚合物。其具有三维的孔结构，大多以金属离子为连接点，有机配体位支撑构成空间3d延伸。不同于传统的沸石与活性炭，mofs具有特殊的拓扑结构，孔结构高度有序，孔尺寸可控。并且，mofs的孔道是由金属和有机组分共同构成的，因此其性能能够通过选择不同的金属离子和有机配体来进行调节，这是mofs的一大优势。mofs的出现不仅拓展了多孔晶体材料的研究领域,同时其各种潜在的应用也得到了充分的发掘,比如在催化、体吸附、气体分离、气体储存、气体捕获、生物感应器、药物运载等各个领域。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：本课题拟合成带有功能化基团的对苯二甲酸配体，进行表征。再与锆金属合成Zr基金属有机骨架材料，生成与UIO-66不同的具特殊功能性的Zr-MOFs，使其具有特殊的功能化能力。

预期目标：合成一种或两种功能化对苯二甲酸配体，并使其与锆金属自组装生产Zr基金属有机骨架材料，具有特殊的功能性。比UIO-66的性能有所提升。

3. 研究的方法与步骤

1、参考文献，进行氧醚、硫醚功能化配体的设计合成和制备。

2、对生产的功能化有机配体进行表征，研究产物，产率，含硫率、含氧率。适当改进配方合成方法。

3、将合成好、能使用的有机配体与锆金属合成zr基金属有机骨架材料。

4. 参考文献

[1]董艳. 金属有机化学的发展及应用[j]. 中国石油大学胜利学院学报, 2004, 18(4):76-77.

[2]涂友志, 杨深, 汪小红. 锆的金属有机骨架材料uio-66的研究进展[j]. 福建质量管理, 2017(7).

[3]韩易潼, 刘民, 李克艳,等. 高稳定性金属有机骨架uio-66的合成与应用[j]. 应用化学, 2016, 33(4):367-378.

5. 计划与进度安排

（1）2022-01-15～2022-01-21: 学习基本的实验操作，仪器的使用方法，注意事项。

（2）2022-01-26～2022-2-28: 查阅文献，了解课题背景。

（3）2022-03-01～2022-03-28: 制定实验方案，选择实验试剂与研究方向，撰写开题报告，同时进行尝试性实验。