摘要：沸石咪唑骨架结构材料（ZIFs）是一种由金属原子桥联多个咪唑类环型有机分子组成的化合物，在气体吸附、催化和存储等方面有很大的潜在利用价值。ZIFs材料合成的方法有多种，本文采用的是静态晶化法合成ZIF-7晶体。实验分别考察了六水合硝酸锌和苯并咪唑的不同配比、溶液中锌离子浓度、反应时间、反应温度对晶体合成的影响。采用XRD、TG、SEM分析技术对样品进行了表征，结果表明，随着工艺条件的改变，ZIF-7的热性能，结晶度都有所改变。当锌离子与苯并咪唑的摩尔配比为1:2.8，且锌离子浓度为0.05mol/L，并在120-140℃下反应48小时所得晶体粒度分布均一，晶体的形貌比较规则。而且结晶度较高，无杂峰出现，热稳定性较高。
关键词：金属有机骨架材料，ZIF-7晶体，静态晶化法
目录
1 前言 1
1.1 金属有机骨架材料 1
1.1.1 金属有机骨架材料简介 1
1.1.2 金属有机骨架材料的研究情况与展望 2
1.2 ZIFs概述 3
1.2.1 ZIFs材料的合成与应用进展 3
1.2.2 ZIFs材料简介 3
1.2.3 ZIF-7的结构 3
1.2.4 ZIFs的应用领域 4
1.2.5 合成方法简介 5
1.3 本课题研究目的和内容 6
2 实验部分 7
2.1 实验试剂和主要设备 7
2.2 ZIF-7的合成方法 7
2.3 表征方法与手段 8
3 结果与讨论 10
3.1 前驱体摩尔配比对晶体的影响 10
3.1.1 前驱体摩尔配比对晶体形貌的影响 11
3.1.2 前驱体摩尔配比对晶体结晶结构的影响 11
3.1.3 前驱体摩尔配比对晶体热稳定性的影响 13
3.2 Zn2+浓度对晶体的影响 14
3.2.1 Zn2+浓度对晶体形貌的影响 14
3.2.2 Zn2+浓度对晶体结晶结构的影响 15
3.3 反应温度对晶体的影响 16
3.3.1 反应温度对晶体形貌的影响 17
3.3.2 反应温度对晶体结晶结构的影响 17
3.3.3 反应温度对晶体热稳定性的影响 19
3.4 反应时间对晶体的影响 20
3.4.1 反应时间对晶体结晶结构的影响 20
3.4.2 反应时间对晶体热稳定性的影响 22
4 结论 24
致谢 27
本课题研究目的和内容
金属有机骨架配合物因其结构的可调性和多样性等优势，在催化、分离、储存气体领域都有广泛的应用，尤其在二氧化碳吸附领域上表现出潜在的良好性能，目前在工业上，虽然对二氧化碳捕集的技术已经应用一段时间了，但是能量消耗很大，对资源的可持续利用不利，为了降低能耗，减少成本，实现可持续发展，找到一种高效捕集二氧化碳的技术迫在眉睫，由于ZIFs的出现，这为我们找到一种可行的方式提供了可能。
随着世界能源供需矛盾的日益加剧，太阳能利用、工业废热利用等提高能源利用效率的技术成为国内外研究的热点问题。相变储能技术是利用材料的相变潜热进行能量的储存和释放，在太阳能利用、建筑节能、电力峰谷调控、低品位余热储存利用等诸多能源利用领域具有诱人的应用前景。
ZIF-7是ZIFs体系材料中的一种，与沸石分子筛的铝氧四面体AlO4结构单元相似，用咪唑及其衍生物取代沸石分子筛中的桥氧，通过金属离子与咪唑中的原子连接而成的一种类沸石多孔骨架材料。
本文利用静态晶化法合成ZIF-7，以苯并咪唑和Zn(NO3)2·6H2O为原料，以N，N-二甲基酰胺(DMF)为溶剂进行反应，探索合成ZIF-7化合物的方法。通过SEM、XRD、TG等表征手段对合成的ZIF-7晶体进行表征。探索可以制备出较好结构和性能的ZIF-7材料的工艺条件。
