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摘要：金属有机骨架材料是一种新型的多孔材料，因其具有比表面积大、较大孔间隙、合成方便和骨架规模大小可变等优点，具有广泛的应用前景，是近几年热门的研究领域。金属有机骨架配合物MOF-5为该种材料的典型代表，本文主要采用反应釜法，在实验过程中对六水合硝酸锌（Zn(NO3)2·6H20）与对苯二甲酸（H2BDC）的摩尔比进行改变，控制不同的反应时间和温度，研究在这些不同条件下金属有机骨架材料MOF-5晶体的生长情况。并对所制得的金属有机骨架MOF-5晶体进行了X射线衍射，电镜扫描，以及热重分析表征。实验结果表明，Zn(NO3)2·6H2O与H2BDC摩尔比在2:1到4:1之间，温度为130℃左右,反应时间3~4小时,可以获得结晶度高、晶体生长完美的MOF-5晶体。
关键词:金属有机骨架，MOF-5晶体，静态晶化法
目 录
1 前 言 1
1.1 MOF-5晶体 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 金属有机骨架材料 3
1.2 MOF-5的特点 3
1.2.1 结构特点 3
1.2.2 配位键对结构的影响 5
1.3 金属有机骨架材料MOF-5晶体的合成方法 5
1.4 MOF-5的应用 6
1.5 论文的研究意义及研究内容 7
2 实验部分 10
2.1 实验用主要原料与试剂 10
2.2 实验用主要仪器和设备 10
2.3 实验流程 11
2.4 不同实验条件的设定 12
2.4.1 制备MOF-5晶体不同温度的设定 12
2.4.2 制备MOF-5晶体Zn(NO3)2·6H2O和对苯二酸的摩尔配比的设定 12
2.4.3 制备MOF-5晶体不同反应时间的设定 13
2.4.4 制备MOF-5晶体Zn(NO3)2·6H2O和对苯二酸的不同浓度设定 14
2.5 MOF-5晶体实验分析 15
2.5.1 扫描电子显微镜（SEM）分析 15
2.5.2 X射线粉末衍射（XRD）分析 16
2.5.3 热重（TG）分析 16
3 结果与讨论 18
3.1 MOF-5晶体结晶结构的表征 18
3.2 MOF-5晶体形貌的表征 21
3.3 MOF-5晶体热稳定性的表征 25
4 结 论 29
参考文献 30
致 谢 3
论文的研究意义及研究内容
实验采用反应釜法在不同合成条件下合成金属有机骨架MOF-5晶体，观察其晶体的生长情况。并分别对其合成产物进行表征，分析在一定条件下对合成MOF-5晶体的影响，得出最佳合成条件。
石化资源使用的日益增加，使人类面临着能源短缺的严峻考验，同时它所造成的严重的环境污染也越来越困扰着人类。天然气（包括油田气和煤田气）是重要的替代清洁能源之一，具有低污染、高热值的优点，且储量大、分布广。由于机动车燃烧石油提炼物燃料排放的大量尾气对环境造成了严重污染，以天然气作为车用燃料替代油质燃料的基础研究与开发利用正处于迅猛发展之中，以甲烷、氢气为燃料的无污染汽车已越来越受到重视。限制天然气作为车用燃料的主要障碍是贮存问题，为解决这一问题，世界各国的科学家提出了许多解决方案。
金属骨架晶体材料MOF-5是目前骨架结构稳定的一种新型多孔材料；它的比表面积高达2000m2/g，孔隙率可达90%以上且具有非常均一的微孔孔径结构；同时，该材料骨架中存在的羧基基团对CO2气体具有选择性吸附作用[17]。
金属有机骨架材料的研究不仅在于拓扑结构,更在于它具有可剪裁性和结构多样性的特点,易进行设计组装和结构调控,提供了一种设计纳米多孔材料的可行方法。MOFs晶体由于具有三维的开阔孔道、较高的比表面积和孔隙率以及规整和可调的孔结构和孔表面等优点而在储气、催化、选择性吸附和分离领域具有非常优势的应用前景。
