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摘 要

本文首先对沸石金属有机骨架结构，性质，研究意义，研究进展进行了介绍。运用已知的合成方法合成相应的ZIF-7粒子，并探究了含有50 % NH₂的ZIF-7粒子的水热处理下的性质。然后综合运用发射扫描电子显微镜（SEM）,X-射线衍射（XRD），比表面积测定及N₂吸附（BET）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等表征方法对不同水热处理条件下的ZIF-7颗粒物相晶体结构、晶体成长状态，比表面积和吸附量进行表征。结果表明，在常温下ZIF-7和ZIF-7-NH₂颗粒水热处理后形貌变化不大，粒径保持在50 nm左右，随着热处理环境的升温，当达到50 ℃时ZIF-7颗粒逐渐长大成片状从第一种结构，而ZIF-7-NH₂变化不大，当达到80 ℃时，ZIF-7颗粒逐渐长大并很长时间保持不变，而ZIF-7-NH₂在逐渐长大后，随着时间的推移，结构被严重破坏。探究多孔材料ZIF-7-NH₂的稳定性，对工业上新膜材料选用具有重要的科学意义。

关键词：ZIF-7； ZIF-7-NH₂；水热稳定性； 结构性质

Study on Hydrothermal Stability of ZIF-7-NH₂

Abstract

In this paper, the structure, properties, research significance and research progress of organic frameworks of zeolites are introduced.The corresponding synthesis methods were used to synthesize the corresponding ZIF-7 particles and the properties of the hydrothermal treatment of ZIF-7 particles containing 50% NH2 were investigated.Then using the scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), specific surface area measurement, N2 adsorption (BET) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and other characterization methods for different hydrothermal treatment conditions of ZIF- 7 The crystal structure of the particulate phase, crystal growth state, specific surface area and adsorption amount were characterized.The results showed that the morphology of ZIF-7 and ZIF-7-NH2 particles changed little after hydrothermal treatment at room temperature, and the particle size remained at 50 nm. With the heat treatment temperature increasing, the ZIF-7 particles gradually reached 50 °C. Grow up into a sheet from the first structure, and ZIF-7-NH2 does not change much, when it reaches 80 °C, ZIF-7 particles gradually grow and remain unchanged for a long time, while ZIF-7-NH2 is gradually growing After the age, the structure was severely damaged over time.To explore the stability of porous material ZIF-7-NH2, it is of great scientific significance to select new industrial membrane materials.

Key words: ZIF-7；ZIF-7-NH₂；hydrothermal treatment； structure property

目录

摘要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT………………………………………………………………………II

第一章 前言 1

1.1 课题背景 1

1.2 金属有机骨架材料介绍 2

1.3 类沸石咪唑酯骨架ZIFs 3

1.4 ZIF-7的研究进展 4

1.5 本文研究的内容和目的 6

第二章 实验部分 7

2.1 ZIF-7颗粒的制备 7

2.1.1 原料和仪器 7

2.1.2 原料的制备 7

一、ZIF-7的制备 8

二、ZIF-7-NH2(50)的制备 8

2.3 ZIF-7粒子的稳定性测试 9

一、ZIF-7的水热处理 9

二、ZIF-7-NH2(50)的水热处理 9

2.4 样品的表征 10

2.4.1 扫描电子显微镜SEM图像 10

2.4.2 X-射线衍射分析（XRD） 10

2.4.3 傅立叶变换红外光谱（FTIR） 10

2.4.4 比表面积测定（BET） 10

第三章 结果与讨论 11

3.1相同温度下各时间热处理后ZIF-7物相结构 12

3.2 相同温度下各时间热处理后ZIF-7晶型 14

3.3 ZIF-7-NH₂(50) 80℃下各时间热处理红外光谱 17

3.4 ZIF-7和ZIF-7-NH₂(50)在热处理后对N₂吸附性考察 18

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 前言

1.1课题背景

生命、信息及材料科学是现代科学技术的三大支柱，也是人类社会生活的物质基础，随着历史长河的沉淀，许多新型材料被发现，当中无机多孔材料一直备受关注，由于其特殊的结构和较大的表面积等特点，被广泛应用在很多领域。

全球经济的一大部分（350亿美元）是基于在石化裂解中使用结晶微孔沸石，用于水软化和净化的离子交换，和气体分离。热稳定性就便成了其中的一个重要性质。沸石结构由通过桥接O原子共价连接的四面体Si（Al）O₄单元组成，以产生150种不同类型的骨架。长期存在的挑战是将过渡金属离子和有机单元纳入其孔中，并且更希望将其作为沸石骨架的组成部分。这种能力在许多催化应用中很有用，因为这些孔隙将排列高浓度的有序过渡金属位点，其电子和空间特性可以通过有机连接的官能化来定制。然而，实现这些结合这些特征的沸石的愿景在很大程度上仍未实现。在这里，我们概述了具有沸石骨架拓扑的结构的一般合成，其中所有四面体原子都是过渡金属，并且所有桥连的都是咪唑化物（IM）单元^[1]。

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