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附：研究生学位论文开题报告表格格式 南京工业大学 研究生学位论文 开题报告 学 号： 研究生姓名： 导 师： 研究方向： 论文题目： 学 院： 入学时间： 年月日 开题时间： 年月日 年 月 日 填 报 说 明 一、开题报告中必须采用计算机输入和打印。 二、开题报告为A4大小，于左侧装订成册。 三、开题报告要求摘要 开题报告的内容应包括： 1、课题的研究意义、国内外现状； 2、与本课题有关的工作积累和已有的研究工作成绩； 3、指出课题难点和拟解决的关键问题；拟采取的研究方法、技术线路、试验方案及其可行性。 4、计划进度和预期成果； 四、开题报告一式二份，研究生和学院各存档一份。 一、立论依据 课题来源、选题依据和背景情况、课题研究目的或工程应用价值 自1999年Yaghi开创了金属有机骨架(MOFs)材料以来，MOFs材料一直是各国科学家研究的热点，因其在气体储存、分离和催化等方面具有潜在的应用价值。 吡啶羧酸类化合物既含有氮杂环又有羧基官能团, 是典型的多功能配体可以与不同的金属离子组装成结构新颖的多孔MOFs材料。最常见吡啶羧酸类配体是烟酸、异烟酸及其衍生物。国外对吡啶羧酸MOFs的研究工作开展得较早，2002年，Babb课题组发表了以异烟酸为主配体构筑的MOF材料[Cu(IN)2].2H2O，这是首例用吡啶羧酸为配体得到的MOF材料。该MOF在包含客体分子后体积膨胀率大于8%, 且其结构在大于300时才发生破坏, 表现出较高的热稳定性和体积膨胀率。在此基础上，James课题组于2006年用无溶剂法合成了[Cu(IN)2]，这为大量生产该MOF提供了工业化途径。之后，开发了扩展型的吡啶羧酸类配体如4-(4-吡啶基)苯甲酸(pybenH)。相比于异烟酸，pybenH配体长度更大，在构筑MOFs时会有更大的孔道和比表面。它与过渡金属、稀土金属均可以形成配合物，利用吡啶与羧基配位能力的差异性，可以得到一系列的3d-4f杂金属MOFs材料。以拟卤素或不同长度的羧酸为辅配体，可以得到各种孔径大小的MOFs材料。配体上引入硝基可以增强MOFs对CO2的吸附能力和选择性。 本拟采用分子自组装的方法合成硝基取代吡啶羧酸MOFs材料，探索该类配体对MOFs孔径大小和吸附性能的影响。 二、文献综述 国内外研究现状、发展动态 镧系金属有机骨架材料(Lanthanide Metal-Organic Frameworks, LOFs)作为MOFs的一个分支由于4f电子层导致的特殊的光学和磁学性质，LOFs在光学通信、照明、传感、生物医学等领域有潜在的应用[-9]。目前对LOFs的还处在初级阶段，但是将LOFs运用在传感和生物医学设备的思想已经成熟。 MOFs是一种新型的多孔聚合材料，这类材料是由有机桥联配体将含有金属的次级建筑单元(Second Building Units, SBUs)连接而成，通过强配位键形成开放式的具有永久孔道的晶型骨架。MOFs独特的化学特性使得它具有稳定性、多孔性、有机功能性等特点。 次级建筑单元(SBUs)，指的是以金属为中心，与周围的配位原子形成的原子簇，一般在MOFs网络结构中用结点表示。SBUs的构建在MOFs的合成中起着至关重要的作用。 与传统的多孔材料例如分子筛相比，MOFs最大的优势在于其孔道的可设计性。孔道的大小可以通过扩展连接体的长度增加孔径，孔道的内修饰及功能化可以通过对配体的取代基的调整而实现，孔道的稳定性可以对SBUs的设计和调整，以及配体的选择而满足。虽然配体多种多样，但是SBUs的种类很有限。在原有的MOF基础上，可以通过改变不同的配体，得到一系列同构的MOFs材料，它们具有不同的孔道大小。基于孔道的可设计性，MOFs已成为科学研究的焦点之一，这是与次级建筑单元(SBUs)和配体的多样性密切相关。 在描述MOFs的结构时，通常提及以下的术语： 结点或顶点：网络结构当中的交点，一般由金属离子构成 连接体：通过配位键将网络结构交点相连的有机配体 互穿：两个或两个以上的网格没有通过共价键或者离子键相互连接，而是通过范德华力，氢键等作用力交织在一起的现象。 1.2 MOFs材料的合成 1.2.1 MOFs材料的合成方法 通常情况下，MOFs主要是以水热或者溶剂热法得到，具体合成方法是将金属盐、有机配体和反应溶剂按照一定的比例混合，放入聚四氟乙烯瓶中，外加抗压的密闭金属反应釜，在特定的温度下反应2-3天后，程序降温的过程中缓慢析出晶体。要得到好的MOFs材料需要对金属盐、有机配体、溶剂体系、温度和反应时间等多方面因素综合考虑。一般来说，改变其中一样或者几样条件就可能得到不同结构及性质的MOFs材料，所以在设计和合成MOFs材料的过程中，对合成条件的探索和