太原工业学院毕业论文
如上图中三组都为溶剂热法合成的MOF-5晶体,对苯二甲酸与硝酸锌的摩尔比分别为2：1、2.5:1、4：1，从图中可明显看出：
（1）在图中其实分解温度近乎相等，温度均为200℃。
（2）三组的终止分解温度近乎相等，均为500℃。
（3）三组的终止分解温度均为500℃，但三组的失重率分别为37%，35%，32%，即说明2：1组分合成的晶体无机物含量（锌离子）比其他两组略高，即说明硝酸锌所占比例越大锌离子反应越充分。
图3-7 各摩尔配比热重曲线
如上图中两组组都为溶剂热法合成的MOF-5晶体,对苯二甲酸与硝酸锌的摩尔比分别为1：2.5、1：4，从图中可明显看出：
（1）在图中其实分解温度近乎相等，温度均为125℃。
（2）两组组的终止分解温度略有差异，1：2.5组分的为550℃，1：4组分的为575℃.
3.2 XRD分析
为了获得样品MOF-5的结构特征，我对样品进行了x射线晶体衍射表征，并与文献的XRD标准谱图相对照
17
太原工业学院毕业论文
文献中MOF．5材料的XRD标准谱图
[23]
3-8 溶剂热法130℃ 硝酸锌与对苯二甲酸摩尔比为1：2.5、1：2、1 ：4
反应4小时所值得的MOF-5晶体所作的XRD衍射图。
通过作得XRD衍射图与标准国外文献比对，七个特征峰基本吻合，其中前四个特征峰为MOF-5在2θ=6.8°，9．6°，13．7°，15．4°的时候，所对应晶面分别为（200）（220）（400）（420）。但其中油浴法1：4的XRD图中，在20°至25°之间出现较明显干扰峰[24]，分析其所对应晶面出现较明显结构异常。
18
太原工业学院毕业论文
3-9 溶剂热法130℃ 硝酸锌与对苯二甲酸摩尔比为2:1、2.5：1、4：1
反应4小时所值得的MOF-5晶体所作的XRD衍射图。
如图可看到所得的晶体谱图与文献报道[25]的MOF-5晶体的特征谱图很接近，可看到与MOF-5晶体衍射图接近的7个标准峰值。据此判断晶体即为MOF-5，该样品的结晶度较高。
反应24小时所值得的MOF-5晶体所作的XRD衍射图。
19
3-10 扩散法室温 硝酸锌与对苯二甲酸摩尔比为2:1、2.5：1、1：2、1：2.5
太原工业学院毕业论文
（1）从图中明显看到有尖锐峰出现，表明合成物质存在结晶，即为晶体。 （2）可看图中有明显的7个峰，且根据峰出现的位子于文献中MOF-5晶体的7个主峰基本一致，且无其他干扰峰出现，可判断此晶体即为MOF-5晶体。
实验部分涉及到样品的相对结晶度的计算方法，是以相对结晶度最大的MOF-5样品为标准样品，其特征峰的强度总和为100％，其它样品的相应特征峰强度之和与标准样品的比即徭到该样品的相对结晶度；本文取MOF-5在2θ=6.8°，9．6°，13．7°，15．4°处的峰为特征峰。
3.3 扫描电子显微镜(SEM)分析
表 3-11 示出了不同反应温度下所得四种样品的编号和它们的合成条件。
样品编号 MOF-5-100C MOF-5-130C MOF-5-150C
Zn(NO3)2·6H2O (g） H2BDC (g) 反应时间 反应温度
1.664 1.664 1.664
0.332 0.332 0.332
4h 4h 4h
100°C 130°C 150°C
图 3-12分别示出了在合成温度为100°C， 130°C 和150°C下所合成晶体材料的 SE外观形貌照片。从图中可以看出，不同温度下所合成的样品在外观形貌和颗粒大小上都具有显著的差异。例如： MOF-5-100C 的外观形貌呈现无规则片状晶体，片状大小约为 80-120μm 长，厚度约为 10μm 左右；MOF-5-130C 的外观形貌为规则立方体晶体，颗粒大小约在40-80μm 之间，值得注意的是；此晶体与文献报道[26]的 MOF-5 晶体有相似的外观形貌和晶体颗粒大小。；但是MOF-5 -150C 的外观形貌呈细丝装晶体，颗粒很小，大小约 3-7μm 之间；
20
太原工业学院毕业论文
（a100摄氏度）
（b130摄氏度）
（c150摄氏度）
从所合成出来的以上三种晶体的外观形貌分析和比较中，可以推断，不同温度下BDC 的配位方式也是有所区别的：较低温条件下，BDC 多以单齿型配位，晶块的形貌趋于低维形态存在；相反，高温条件下，BDC 多以多齿型配位，晶块的形貌趋于高维形态存在。此外，在合成实验中我们还观察到：各种晶体的析出时间随反应温度的升高而明显缩短，从几个小时缩短为几十分钟。这说明 BDC 配体上羧基的配位能力是随温度升高而增加的。
表 3-12 示出了不同先驱体摩尔比下所合成四种样品的编号以及它们的合成条件。
21