MOF基纳米复合膜的可控制备及其性能研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

膜分离技术作为一种高效、节能、环保的新型分离技术，在气体分离、水处理、生物医药等领域展现出巨大的应用潜力。

而膜材料的性能直接决定了分离膜的效率和应用范围。

金属有机框架材料（metal-organicframeworks,mofs）是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有周期性网络结构的多孔晶体材料，其具有比表面积大、孔径可调、结构多样化等优点，在气体吸附与分离、催化、传感等领域展现出巨大的应用前景。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，mof基纳米复合膜的研究取得了显著进展，成为材料科学和膜分离领域的研究热点。

1. 国内研究现状

国内学者在mof基纳米复合膜的制备、表征和应用方面开展了大量研究工作，并取得了一系列重要成果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本课题拟采用原位生长法和混合基质膜法制备mof基纳米复合膜，系统研究不同制备条件对膜的形貌、结构、组成以及分离性能的影响，并探讨mof基纳米复合膜的结构与性能之间的关系。

具体研究内容包括以下几个方面：1.mof材料的制备与表征：采用溶剂热法合成具有特定孔道结构和功能化的mof材料，并利用x射线衍射(xrd)、扫描电子显微镜(sem)、透射电子显微镜(tem)等手段对mof材料的结构、形貌和组成进行表征。

2.mof基纳米复合膜的制备：采用原位生长法和混合基质膜法将mof材料与聚合物基质复合，制备mof基纳米复合膜，并通过控制制备条件调控mof的负载量、分散性和膜的微观结构。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用实验研究与理论分析相结合的方法，具体步骤如下：1.材料制备：a.查阅文献，选择合适的mof材料和聚合物基质，并确定最佳的合成条件。

b.采用溶剂热法合成mof材料，并通过控制反应温度、时间、溶剂等条件调控mof材料的形貌和尺寸。

c.采用原位生长法和混合基质膜法制备mof基纳米复合膜，并通过控制mof的负载量、分散性、膜的微观结构等因素优化膜的制备工艺。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：1.mof基纳米复合膜的可控制备：将探索新的mof基纳米复合膜制备方法，通过精确控制mof材料的尺寸、形貌、负载量和分散性，制备出结构可控、性能优异的mof基纳米复合膜。

2.mof基纳米复合膜的结构与性能关系研究：将系统研究mof材料的种类、孔道结构、功能化修饰、负载量、分散性等因素对mof基纳米复合膜的形貌、结构、组成以及分离性能的影响，揭示mof基纳米复合膜的结构与性能之间的关系。

3.mof基纳米复合膜在特定气体分离中的应用：将针对特定气体分离需求，设计合成具有特定孔道结构和功能化的mof材料，并将其用于制备高性能mof基纳米复合膜，拓展mof基纳米复合膜在气体分离领域的应用。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 张强,王艳,李忠,等.金属有机骨架(mofs)在海水淡化膜中的应用研究进展[j].水处理技术,2022,48(08):1-8 15.

[2] 吴玲,张林,陈晓,等.mofs基复合膜的制备及其在水处理中的应用[j].功能材料,2021,52(05):5021-5030.

[3] 王磊,徐铜文,张庆国. mofs衍生碳材料在超级电容器中的应用[j]. 无机材料学报,2018,33(01):1-14.