论文总字数：19035字

摘 要

金属-有机骨架材料（MOFs）具有比表面积大、水热稳定性良好、气体吸附性能优越等特点。本文采用六水合硝酸锌、二水合醋酸锌、氯化锌为锌源，以水为溶剂，与2-甲基咪唑均以1:30（摩尔比）的比例混合，置于室温下搅拌反应5小时合成ZIF-8晶体，用水和甲醇洗涤产品，最后在60℃烘箱里过夜干燥。通过对所制得的ZIF-8晶体进行XRD和SEM等表征与分析来确定其结构特征。

将用不同锌源制备的ZIF-8晶体置于不同温度下煅烧若干小时，考察其热稳定性；将用不同锌源制备的ZIF-8晶体置于不同温度水中加热若干天，考察其水热稳定性。

通过实验分析得出：三种锌源制备的ZIF-8晶体均具有良好的热稳定性及水热稳定性，但以氯化锌为锌源合成的ZIF-8晶体在热稳定性方面表现得更加突出，而水热稳定性则是以二水合醋酸锌为锌源合成的ZIF-8晶体更为优异。

关键词：金属-有机骨架材料 ZIF-8晶体 合成 热稳定性 水热稳定性 表征

Synthesis of ZIF-8 and it’s hydrothermal stability

Abstract

The mental-organic framework materials have lots of characteristics such as large surface area, good hydrothermal stability,excellent gas adsorption performance and so on.In this study,I use Zn(NO₃)₂ ·6H₂O,Zn(CH₃COO)₂·2H₂O,ZnCl₂ as the Zn sources and use H₂O as the solvent.Then I respectively mix them with 2-methylimidazole in the ratio of 1:30(molar) and use electromagnetic stirrer to react for 5h and get ZIF-8.Then ues H₂O and CH₃OH to wash the ZIF-8 and dry them in a oven at 60℃ for one day.By the representation and analysis of ZIF-8,it was characterized by XRD and SEM to makesure the archltectural feature.

Then,the sample was heated to different degrees for several hours to examine its the thermal stability.I also put ZIF-8 in distilled water at different temperature for several days to observe its hydrothermal stability.

Through the experimental analysis,I found that the thermal and hydrothermal stability of ZIF-8 crystals prepared by three kinds of zinc sources are very good.But the ZIF-8 crystal synthesized by zinc chloride as the zinc source is more prominent in the thermal stability, and the ZIF-8 crystal synthesized by two hydrated zinc acetate as the zinc source is more excellent in the hydrothermal stability.

Keywords: Mental-organic framewok materials; ZIF-8; Sythesis; Thermal stability; Hydrothermal stability; Surface features

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 金属有机骨架材料MOFs 2

1.2.1 MOFs材料简介 2

1.2.2 MOFs材料的特点和应用 2

1.2.3 MOFs材料的合成方法 3

1.2.4 MOFs材料的分类 4

1.3沸石咪唑酯骨架材料ZIFs 4

1.3.1 ZIFs材料简介 4

1.3.2 ZIF-8简介 6

1.3.3 ZIF-8的合成方法 6

1.3.4 ZIF-8研究进展 6

1.4 本课题的研究目的及意义 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验试剂与实验仪器 8

2.1.1 实验试剂 8

2.1.2 实验器材 8

2.2 ZIF-8的合成 9

2.3 ZIF-8样品的表征 9

2.3.1 热重曲线分析（TGA） 10

2.3.2 X射线衍射（XRD） 10

2.3.3 环境电镜扫描（SEM） 11

第三章 实验结果与讨论 12

3.1 ZIF-8样品的表征结果与讨论 12

3.2 ZIF-8在不同温度下的表征结果与讨论（热稳定性的研究） 12

3.2.1 热重分析（TGA）和XRD表征 13

3.2.2 环境电镜扫描 14

3.3 ZIF-8在不同温度水中的表征结果与讨论（水热稳定性的研究） 15

3.4 本章小结 17

第四章 结论和展望 18

参考文献 20

致 谢 23

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

当今科技迅速发展，汽车尾气和工业废气等导致气温升高的环境问题，已经对社会环境和经济发展产生了不小的影响，保护环境和低碳环保已经成为人们谈论的焦点。同时，能源问题也一直是国家重点关注的方面，人类的生存离不开能源，人类的衣食住行等各个方面与能源都有着密不可分的联系。可是，化石燃料在其燃烧后会产生一些粉尘废气等，环境已经因此遭到了不同程度的破坏，已经无法只依靠植物的光合作用降低大气中二氧化碳的含量了，所以开发与利用新型材料去解决这些环境问题刻不容缓。

金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）具有特殊的孔道结构，极其大的比表面积，同时能够吸附大量气体，这种材料的配体经过修饰或是改性，可以极大提高其吸附能力和选择性，并能有效地解决温室效应的问题和其他环境问题。MOFs材料与无机分子筛比较而言较为相似，具有同样的均匀而又规则的孔道结构^[1]。但是，MOFs材料又和传统的无机分子筛有着很大差异。因为MOFs材料的金属离子可选择性很大，有机配体的可选择性同样十分多样，并且金属离子有着不一样的价态，金属离子与有机配体的组合方式又具有多样性，所以通过官能团的设计或者选择不同的有机配体和不同的金属离子，就可以很好地控制孔结构和尺寸大小^[1]。金属有机骨架材料已经成为多孔材料中发展十分迅速的一种，因此对于这一材料的研究和开发具有广阔的前景^[2,3]。

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