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金属有机骨架材料作为新兴的多孔材料,其在吸附分离、膜分离、荧光等应用领域具有传统材料无法比拟的优势,具有重要的潜在应用前景。本论文围绕我国社会经济发展中面临的日益严重的环境污染问题和能源问题,结合国家发展的需求,研究与开发高效的环境净化材料和储能材料,制备了几种新型金属有机骨架材料并研究了其对气体吸附、锂空电池电极和荧光材料方面的性能。研究了甲苯在HKUST-1和MIL-101上的吸附相平衡和动力学。结果表明,甲苯在298 K下在HKUST-1和MIL-101上的饱和吸附量分别为6.6和15.1 mmol/g,MIL-101对甲苯的吸附量是目前报道的最高吸附量,此外在低甲苯浓度条件下,HKUST-1的吸附容量高于MIL-101,适用于低浓度VOCs的处理。热脱附实验表明:在393 K,甲苯在HKUST-1和MIL-101上的脱附效率分别为93%以上和接近100%。研究了二次生长法制备工艺对ZIF-8膜的影响。实验结果表明:当使用较低浓度的ZIF-8晶种浓度(1 wt‰)和多次涂布(3次)的方式有利于获得覆盖度高且厚度适中的ZIF-8晶种层。对二次生长过程中的工艺条件进行优化,制备出晶体排列紧密、分布均匀,膜厚为8.8μm连续致密的ZIF-8膜。研究了一系列单组分气体在ZIF-8膜上的渗透扩散行为和混合气CO2/N2在ZIF-8膜上的分离性能。研究结果表明:单组分气体的渗透量随着气体分子动力学直径的增大而不断减小。H2在ZIF-8膜上的扩散行为属于努森扩散。二氧化碳属于表面吸附扩散;氧气、氮气和甲烷表现为分子筛分效应。混合气渗透分离实验表明:在温度为298 K,压力为406 kPa,CO2组分含量为50%时,ZIF-8膜对CO2/N2混合体系的分离因子达到6。研究了Pt@UIO-66材料作为锂空电池阴极材料的电化学性能。结果表明,以Pt@UIO-66为阴极材料的锂空电池表现出极高的放电容量,当Pt负载量为5 wt%时,放电容量达到13315 mAh/g,是目前报导的最高容量之一。当限定放电容量为2000 mAh/g,电池可稳定循环八次以上。该结果表明MOFs材料作为锂空电池的阴极材料具有广阔的应用前景。研究了两个新型的钙基(Ca(cca)·H2O,化合物1)和镁基(Mg(cca)·2H2O,化合物2)金属有机骨架材料的光学性能。结果表明:这两种化合物拥有很优良的水热稳定性和酸碱稳定性;当激发波长为365 nm时,化合物1和2的发射峰在471 nm和484 nm左右,量子产量分别是15.1%和16.2%,相比于初始配体(4.2%)提高了将近四倍。研究成果为碱土金属和荧光配体桥连成高度稳定的金属有机骨架材料提供了一种制造荧光材料的新方法。提出了室温超快制备GrO@HKUST-1复合材料的方法并考察了CO2/N2的分离性能。结果显示,在常温条件下1分钟可快速合成GrO@HKUST-1。所制备出的复合材料在1bar和273 K下,对二氧化碳的吸附容量高达9.02 mmol/g,比HKUST-1的吸附容量增加32%;对CO2/N2的吸附选择性高达186,是HKUST-1的1.8倍。这种超快室温合成法有助于与提高MOFs复合材料产率和降低制备成本,具有很好的应用前景。