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金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks,MOF)是由无机金属中心(金属离子或金属簇)作为节点和有机配体(大部分为二元或多元羧酸、含氮杂环化合物)通过自组装相互连接形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料,也称配位聚合物。由于MOF具有可控的分子拓扑网络框架结构和可修饰的功能化,因此,大部分的MOF都具有孔隙率高、孔径分布均匀、比表面高以及化学性质稳定性高等优点,这些优点使其在气体吸附和分离、多相催化、气体储存、气体传感、生物医学等方面具有重要的潜力,吸引了越来越多的关注和研究。本文选用了带苯环的二羧酸作为有机配体与过渡金属离子Zr4+通过配位自组装合成具有正四面体和正八面体的网络拓扑新型金属有机框架材料(Zr-MOF)。然后热解金属有机框架材料(Zr-MOF)制备不同形态纳米多孔金属氧化物,并对所获得的Zr-MOF和多孔金属氧化物进行深入的研究。具体工作如下:1、本文以无水四氯化锆(ZrCl4)为无机金属离子源,分别选取1,4-对苯二甲酸和4,4-联苯二甲酸作为有机配体,DMF为有机溶剂,通过溶剂热法合成具有网络拓扑结构的金属有机框架材料UiO-66和UiO-67。并通过X-射线粉末衍射(PXRD)、N2吸附测试、热重分析(TG)分别对UiO-66和UiO-67的晶体结构、比表面、孔径大小和热稳定性进行了表征。结果表明:配位聚合物UiO-66和UiO-67被成功地合成,且有很高的比表面和热稳定性。2、采用分步热解法将金属有机框架化合物UiO-66置于高温氮气环境下热解制备了黑色粉末纳米ZrO2/C复合材料,然后在不同温度下的氧气环境再分别对样品ZrO2/C进行热解得到介孔纳米ZrO2,并对所有样品利用X射线粉末衍射(PXRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重测试(TG)和氮气吸附和孔径分析等方法进行表征。研究结果表明:流动的氮气环境下制备的ZrO2/C复合材料具有较高的比表面(136m2/g)。3、研究了ZrO2/C对有机染料刚果红分子的吸附性能和吸附效率,室温环境中少量的样品(60mg)就能对10ml浓度为50mg/L的刚果红溶液的吸附产生明显的影响,在30分钟内它对刚果红的吸附效率接近99%,同时我们发现样品ZrO2/Cflow N2对刚果的红吸附也是非常迅速的,10分钟内能够使有机染料刚果红的吸附率达到98%。4、把真空活化后的样品UiO-67,在120℃的真空中往其纳米微孔中导入质子导电载体咪唑。利用X-射线粉末衍射(PXRD)、透射电子显微镜(TEM)、电子能谱(XPS)、热重测试(TG)和氮气吸附和孔径分析等表征对样品进行分析,并用交流阻抗谱测量杂化材料的质子电导率。实验结果表明,该复合材料是一种无水高温质子传导材料,在120℃的高温无水氮气环境下,质子电导率为1.4×10-3S/cm,且同时具有较低的质子导电活化能(0.36eV)