1. 研究目的与意义
金属有机框架(metal-organicframeworks，mofs)是指由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。它集合了有机聚合物和配位化合物两者的特点，既不同于一般的有机聚合物，也不同于硅氧类的无机聚合物，而是结合了有机配体和无机金属离子两者的特点，可以通过选择适宜的配体和金属离子或金属簇，控制影响自组装的各种微妙因素，合成出具有新奇拓扑结构的金属，为开发新型功能材料提供了丰富的研究素材，近十年来得到了学术界的广泛重视。
mofs作为一种新型的功能材料与传统的材料相比，由于其兼具金属离子的特性和有机配体的可裁剪、可修饰等优点，使得其在气体存储与分离、离子交换与识别、催化、光学、磁性以及手性拆分等领域有着巨大的应用前景，从而引起化学家们的广泛兴趣。金属-有机框架材料具有的独特性质、多样化的结构、不寻常的光电磁效应、众多的可供使用的金属离子等特点，在非线性光学、磁性、超导、催化、吸附、分离、主客体化学及生物制药等诸多方面显示了潜在的应用前景。如在气体储存方面，由于mofs材料大部分具有孔隙结构和特殊的构造,在气体的存储方面有潜在的应用。其中mof-505在77k(1atm)条件下表现了相对比较好的储氢能力，每克样品吸附24.8mg氢气。在吸附和分离方面，由于多孔材料特有的骨架结构和表面性质,使得其对不同的气体的吸附作用不一样,从而可以对某些混合气体体系进行分离。在充当反应器方面，mofs的多孔性以及孔径可调性，除了能用作储存以及筛分等之外，mofs的孔道中也能够进行化学反应生成已知或未知的产物。随着主体mofs的选定，孔道将会作为合成的纳米模板，由于孔道的大小是一定的，故能获得单分散的纳米粒子，纳米粒子的大小可由主体材料的孔径调节。
2. 研究内容和预期目标
2.1.培养晶体
寻找合适的多羧酸配体和中心离子，培养出数种结构较好的mofs；
2.2.合成研究
3. 研究的方法与步骤
（1）溶剂挥发法：从溶液中将化合物结晶出来，是单晶生长的最常用形式。最为普遍的程序是通过冷却或蒸发化合物饱和溶液，让化合物结晶出来。这时，最好采取各种必要措施，使其缓慢冷却或蒸发，以求获得比较完美的晶体。将一定量的配体用适量溶剂溶于干净的烧杯中，将金属盐溶于另一个烧杯中，分别加磁子在电磁搅拌器上搅拌加热使其溶解，然后将两者混合，继续搅拌，最后冷却过滤，在室温下缓慢蒸发溶剂。
（2）扩散法：界面扩散法，如果化合物由两种反应物生成，而两种反应物可以分别溶于不同（尤其是不太互溶的）溶剂中，可以用溶剂界面扩散法(liquid diffusion)。将a溶液小心的加到b溶液上，化学反应将在这两种溶液的接触面开始，晶体就可能在界面附近产生。选择两种对目标化合物溶解度不同的溶剂a和b，且a和b有一定的互溶性。把要结晶的化合物溶解在小容器，溶解度大的溶剂a中，将溶解度小的溶剂b(也称反溶剂)放到较大的容器中。盖上大容器的盖子，溶剂b的蒸汽就会扩散到小容器中。当然，溶剂a的蒸汽也会扩散到大容器中。控制溶剂a、b的蒸汽相互扩散的速度，就可以将小的容器中的溶剂变成a和b的混合溶剂，从而降低化合物的溶解度，迫使它不断结晶出来。凝胶扩散法(geldiffusion)也是比较常用的结晶方法，特别适用于反应物l和m的快速反应，并生成难容物的情况。总之，分别将配体和金属溶于不同溶剂，根据两种溶剂的密度不同，密度大至于下层，密度小的至于上层，中间可根据加入不同的溶剂作隔层，使扩散速度减慢，静置。
（3）水热法：如果要获得在溶剂中十分难溶的化合物晶体，可以尝试水热法(hydrothermal method)或溶剂热法(solvothermal method)。水热法的具体做法是：将这些难溶化合物和水溶液一起放到密闭的耐高压容器中，将混合物加热到100-600度时，容器中的压力可达到几百个大气压，导致很多化合物的超临界液体中溶解并且在慢慢降温的过程中结晶，水热法对于合成低溶解度的化合物是十分有用的。根据实际需要，也可以采用有机溶剂进行类似的反应，称为溶剂热法。溶剂法和水热法的机理类似。一般而言，利用水热法或溶剂热培养单晶的重要技巧是控制好晶化温度。进行水热或溶剂热反应时，一定要注意安全。不同反应的质量不同，耐压和耐高温程度也有所不同，反应发生爆炸的时间也时有发生。
4. 参考文献
[1]chens-s,shengl-q,zhaoy,liuz-d,qiaorandyangs.syntheses,structures,andpropertiesofaseriesofpolyazaheteroaromaticcore-basedzn(ii)coordinationpolymerstogetherwithcarboxylateauxiliaryligands[j].cryst.growthdes.,2016,16,229-241.
[2]liut-f,lüj,caor.constructionofatrigonalbipyramidalcage-basedmetal-organicframeworkwithhydrophilicporesurfaceviaflexibletetrapodalligands[j].chem.comm.,2010,46,8439-8441.
[3]qiuw,permanja,zaworotkomj,etal.structuraldiversitythroughligandflexibility:twonovelmetal-organicnetsvialigand-to-ligandcross-linkingof“paddlewheels”[j].chem.comm.,2010,46,8734-8736.
5. 计划与进度安排
1）第1-4周利用课余时间进入图书馆查阅有关本课题的纸质及电子文献资料，通过总结阅读的文献进行撰写开题报告，并设计制定实验方案。
2）第5-13周进入实验室进行合成实验，完成结构表征。
3）第14-17周分析总结实验数据、撰写毕业论文，进行毕业答辩。
