MOF基分级多孔碳材料的可控制备及其催化应用开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

多孔碳材料由于其优异的物理化学性质，如高比表面积、可调孔结构、良好的导电性和稳定性，在储能、催化、吸附和分离等领域引起了广泛关注。

近年来，金属有机框架材料（mofs）作为一种新型的晶态多孔材料，因其结构多样性、孔隙率高、组成可调等优点，被认为是制备多孔碳材料的理想前驱体。

利用mofs为前驱体制备分级多孔碳材料，可以结合mofs和分级多孔结构的优势，进一步提升材料的性能，拓展其应用范围。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，mof基多孔碳材料的研究取得了显著进展，成为材料科学领域的研究热点。

国内外学者在mof基多孔碳材料的制备、结构调控及其应用方面开展了大量研究工作，并取得了一系列重要成果。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题的主要研究内容包括：1.mof基分级多孔碳材料的可控制备：研究不同类型mof前驱体对分级多孔碳材料结构的影响；探索不同碳化方法（如直接碳化法、模板法、化学气相沉积法等）对材料的形貌、孔结构和组成的影响规律；通过引入模板剂或结构导向剂等方法，实现对材料孔结构的精细调控。

2.mof基分级多孔碳材料的表征：利用x射线衍射（xrd）、扫描电子显微镜（sem）、透射电子显微镜（tem）、氮气吸附-脱附等手段对材料的物理化学性质进行表征，分析其形貌、孔结构、比表面积、孔径分布等。

3.mof基分级多孔碳材料的催化应用：研究材料在电催化（如氧还原反应、析氢反应等）、光催化（如光催化降解有机污染物、光催化分解水制氢等）或有机催化（如选择性氧化、加氢反应等）等领域的应用潜力，评价其催化活性、选择性和稳定性。

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.文献调研：查阅国内外相关文献，了解mof基分级多孔碳材料的最新研究进展，包括制备方法、结构调控、性能表征以及应用等方面，为本研究提供理论基础和实验依据。

2.材料制备：选择合适的mof前驱体，采用不同的制备方法，如直接碳化法、模板法、化学气相沉积法等，制备一系列具有不同形貌、孔结构和组成的mof基分级多孔碳材料。

3.材料表征：利用x射线衍射（xrd）、扫描电子显微镜（sem）、透射电子显微镜（tem）、氮气吸附-脱附、x射线能谱仪（eds）、拉曼光谱等手段对制备的材料进行表征，分析其晶体结构、形貌、孔结构、比表面积、孔径分布以及元素组成等。

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.通过合理设计和调控mof前驱体的结构和组成，以及碳化条件和后处理方法，可控制备具有特定形貌、孔结构和组成的mof基分级多孔碳材料。

2.探索mof基分级多孔碳材料在不同催化领域中的应用潜力，并通过优化材料的结构和组成，提高其催化活性、选择性和稳定性。

3.结合实验研究和理论计算，深入探讨mof基分级多孔碳材料的形成机制、结构与性能之间的关系，为设计合成新型高效的催化材料提供理论依据和技术支持。

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] 徐如人,庞文琴,于吉红,等.mofs基材料的设计合成及其在催化中的应用[j].无机化学学报,2018,34(1):1-18.

[2] 孙振宇,李丹,王舒逸,等.金属有机框架材料衍生碳材料及其复合材料在超级电容器中的应用[j].化学进展,2019,31(09):1533-1550.

[3] 张晓东,李亚栋.金属-有机框架材料衍生碳基纳米材料[j].化学学报,2015,73(10):981-998.