1. 研究目的与意义（文献综述）

党的十九大报告中强调“建设美丽中国，推进绿色发展；壮大节能环保产业、清洁能源产业；推进资源全面节约和循环利用……”而绿色发展是我国“十三五”时期乃至更长时期必须坚持的新发展理念之一。目前,以化石燃料为主的能源资源由于不可再生性, 出现资源短缺、供给不足的问题,这就使得新能源逐渐成为各国未来不断发展的趋势。以可持续的方法替代化石燃料是最近争议的主题，已经引进或重新考虑了几种方法，例如太阳能(太阳能电池)、风能、核能、水力发电和生物质能。太阳能和风能被认为是未来最有希望的电能来源，然而，要大规模使用，必须解决能源储存问题。氢作为副产品只生产水，被认为是替代传统能源应用的最有希望的解决方案。然而，发展以氢为基础的能源经济作为替代不可持续化石燃料的现状的局限性之一，是与储存这种非常轻和难以压缩的气体的困难有关的，即氢的安全和有效储存。一般，储氢材料分为两类：分解分子并以氢化物化学结合的材料和物理吸附分子表面的材料。显而易见，第二类材料最重要的特点是具有高比表面积和强结合能。目前，一种新的微孔吸附材料——金属-有机骨架(mofs)备受关注。金属有机框架材料（mofs）一般是通过配位键将有机配体和过渡金属离子一步自组装而成的网络结构。由于其高比表面积、可调的多孔结构和多官能团，被广泛应用于储气、气体吸附与分离、催化、传感等领域。

目前正在研究各种储氢方法，包括金属氢化物、吸附剂材料和化学氢化物体系。含硼、含氮化合物因其高的氢密度和良好的氢释放动力学而引起了人们的广泛关注。氨硼烷(ab)以其高的氢容量和在室温下水溶液中的良好稳定性而被认为是一种很有吸引力的氢载体，储存在ab中的氢可以通过不同的方式释放，而在环境条件下使用过渡金属催化剂水解ab似乎是便携应用最方便的路径，但ab水解反应的缓慢动力学严重阻碍了氢气的生产效率。因此，寻找一种合适、高效的催化剂来提高催化剂的析氢率是不可缺少的。到目前为止，许多催化剂系统已经在ab的水解过程中进行了制氢试验，但是成本、效率和可回收性之间的最佳折衷仍然是相当大的挑战。另一方面，金属有机骨架(mofs)由于其比表面积大、孔径可调等特点，在气体的吸附和储存中受到越来越多的关注，由于与沸石相似，多孔材料中金属纳米粒子(nps)的负载可以提供固体催化剂。因此，含有负载金属纳米粒子的多相催化剂具有更大的吸引力。贵金属催化剂由于其优越的ab水解催化性能而被公认为是一个不错的选择，但由于其成本高、可用量有限，其实际应用受到了严重的限制，为此，人们致力于开发廉价高效的钴基催化剂。根据报道mofs作为牺牲模板已被深入研究，超乎寻常的比表面积和mof结构的自由孔隙体积值可能有利于保证反应物或产物的良好质量传输和活性中心的可达性，从而可减少催化剂因污垢而失活的现象；其次，这样的催化剂结构能在足够强的作用力和快速的氢吸附/解吸动力学之间取得很好的平衡，而且大大扩充了mofs在催化领域的应用范围。据报道，大量的金属纳米粒子已被成功的负载到mofs 框架中，如au、pd、ru、ni、cu、au-pd、 au-cu、pd-cu、pd-ni等，并广泛的应用于各种催化反应中。相比于过去传统多孔材料，由mof制备的多孔材料不仅具有高的化学热稳定性、良好的导电性、较大的比表面积，而且价格低廉，传统多孔材料虽然具有较高的比表面积和吸附能力，但不具备有序的结构，即使拥有有序的孔道结构，但其一般是由al、si和氧族元素组成，孔道尺寸和种类多样性也因此受限。故开发更具应用价值的多孔材料成为重要的研究课题同时也具有广阔的应用前景，当向骨架中掺入一些Ｎ等杂原子后，可有效调整材料的电子结构和导电性，使其具备更多的性能，拓展应用领域。

自从2005年fisher和suh将金属纳米粒子和mof复合用于催化反应被报道后，关于mofs纳米复合材料在多相催化领域的研究不断增多。常用于稳定金属的mofs有mil-101、zif-8、uio-66/67等，其具有较好的热稳定性以及化学稳定性。大部分贵金属（au、ag、pt、pd）或基于贵金属的双金属能够提髙催化活性位点，当被负载在多孔碳材料上时，可有效防止贵重金属的流失和分散不均匀。近年来，大量的努力促使开发出廉价的第一排过渡金属基加氢催化剂(即fe、co和ni)，其中由金属有机骨架(mof)或钴盐混合物碳化制备的n掺杂碳负载钴材料在硝基芳烃加氢反应中具有良好的催化活性活性和化学选择性。人们普遍认为钴在提高催化剂加氢活性方面起着不可或缺的作用。鉴于zif-67和zif-8中co² 和zn² 与2-甲基咪唑具有类似配位作用，一系列zn/co双金属沸石咪唑骨架(bimzif(co,zn)被研究，其中co和zn在骨架中的的空间分布很大程度上取决于合成过程中金属前驱体的顺序添加，其次在高温热解过程中，zn² 的存在有效地分离了co原子，并能在一定程度上阻止它们的团聚。

2. 研究的基本内容与方案

1、设计（论文）主要内容：

mofs材料由于其具有较大的比表面积和孔容、孔径可调、表面化学性质易于修饰等特点，在吸附、非均相催化等领域具有广泛的应用前景。但由于mofs材料普遍存在水热稳定性较差的问题，极大了限制其在工业领域的应用。本论文主要研究对mof前驱体进行改性并碳化，碳化后得到微孔－介孔－大孔的mof-c优越框架结构材料，促使co纳米催化活性位点广泛均匀而稳定地分布于mof-c的结构中，提高催化效率例如氨硼烷产氢效率。

2、完成的主要任务及目标：
（1）mof材料的设计合成、纯化、表征；
（2）对所合成的mof材料进行改性、碳化、表征；

3. 研究计划与安排

2018/2月~3月 进行与课题相关文献的阅读，初步归纳出实验方案；
2018/3月~4月 完成MOF材料的合成纯化以及改性碳化，同时进行相关表征；
2018/4月~5月 对MOFs碳材料担载纳米催化活性因子进行产氢测试；
2018/5月~6月 整理数据，完成毕业论文的撰写。

4. 参考文献（12篇以上）

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