类沸石咪唑脂骨架材料的合成、修饰与固体润滑性能研究

类沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）是一类新型的金属有机骨架材料，稳定的沸石结构和丰富的化学组成使其受到同行学者的关注，成为国际多孔材料研究的热点。利用ZIFs材料大比表面积和高孔容积的特点，国内外研究证明它们具有优良的气体吸附、分离和储存特性。为了拓展它们的应用领域，本课题组探索了用ZIFs材料作为固体润滑添加剂的可能性。前期研究发现，它们表现出优良的固体润滑特性。本项目计划在前期研究基础上，开展不同拓扑结构、不同化学组成ZIFs材料的合成；制备纳米尺寸ZIFs材料，并进行ZIFs材料有机分散剂修饰。通过材料合成、化学修饰、基本力学性能和固体润滑特性之间的关联，获得在不同组成基础油中分散良好、润滑性能优良的ZIFs材料固体润滑剂。从而拓展ZIFs材料的应用领域，为其作为固体润滑剂奠定理论基础。

沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）是一类新型的金属有机骨架材料，稳定的沸石结构和丰富的化学组成使其受到同行学者的关注，成为国际多孔材料研究的热点。利用ZIFs材料大比表面积和高孔容积的特点，国内外研究证明它们具有优良的气体吸附、分离和储存特性。为了拓展它们的应用领域，本课题组探索了用ZIFs 材料作为固体润滑添加剂的可能性。.按照本项目的立项目标及研究计划，使用咪唑和咪唑衍生物合成了一系列具有不同拓扑结构与化学组成ZIFs的材料，尤其是重点研究了ZIF-8和ZIF-71的合成规律及粒径调控，并开展了上述材料的润滑特性研究。研究发现，低骨架密度（开放骨架）或含氯官能团的ZIFs都有利于承载能力的提高；大颗粒（1-2 微米）的ZIFs有利于承载能力的提高；ZIF-8作为固体润滑脂添加剂增效显著。.其中，以下几个工作具有代表性。（1）对合成材料润滑特性的评价证明，当加入量到2.0–3.0 wt.%的ZIF-71时，基础油液体石蜡的承载能力PB值由431 N提升到598 N；（2）对合成材料润滑特性的评价证明，抗磨能力指标－磨斑直径，当加入量到0.25 wt.%的ZIF-8时，基础油聚乙二醇200从0.50 mm降低到0.36 mm；（3）作为润滑脂添加剂的应用性质开展了ZIF-8作为锂基脂添加剂的研究，结果表明，30分钟摩擦实验中，加入15 wt.% ZIF-8锂基脂的承载力从314 N提高到617 N，烧结负荷PD 值从1235 N提高到1960 N，增效作用显著；（4）在ZIFs合成中，使用大尺寸溶剂二丁基甲酰胺（DBF）作为结构导向剂合成了具有新型拓扑结构的化合物：Zn10(Im)20•4DBF，是目前具有最大环（十元环）的ZIF-Zn(Im)2 材料；（5）在ZIF合成中，使用混合溶剂（甲醇-氨水）策略合成具有多级结构的ZIFs微/纳米材料：具有GIS拓扑结构的GIS-3 -[Zn(eIm)0.65(dmbIm)1.35]。