[發明專利]一種納米沸石咪唑酯骨架材料的“綠色化學”制備方法

在審

• 申請號: 201610183606.2
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105646901A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 薛銘;陳明怡;潘瑩;裘式綸
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋;王恩遠

技術領域

本發明屬于納米沸石咪唑酯骨架材料制備技術領域，具體涉及一種常溫下、 簡單快速、大量制備納米沸石咪唑酯骨架材料的“綠色化學”方法。

背景技術

隨著全球人口的劇增，人們的消費水平不斷提高，經濟加速全球化，各大行 業迅猛發展，化學工業及相關專業作為國民經濟支柱產業之一更是飛速發展，這 種高速發展給人們帶來更多物質便利和作出巨大經濟貢獻的同時，也對全球環境 造成了不容小覷的威脅。經濟發展之快卻伴隨著環境污染之重，二者之間矛盾演 變的愈加尖銳之時，“綠色化學”這一概念被提出。“綠色化學”又稱環境友好 化學或清潔化學，核心在于“原子經濟性”：反應物的原子能全部轉為期望的最 終產物，實現“零排放”，充分利用資源，節能又環保。“綠色化學”的提出使 得人們在不斷追求化學工業發展的同時，更注重對環境的保護。

納米材料因其尺寸小，比表面大而表現出小尺寸效應、表面與界面效應、量 子尺寸效應等，因此它具有不同于常規固體的新特性：光學、電化學、催化、化 學反應等性質，以上特性使得納米材料在光電子材料、電池電極材料、太陽能電 池材料、高效催化劑、敏感元件等領域有著廣泛應用。

沸石咪唑酯骨架材料(ZeoliticImidazolateFrameworks，ZIFs)，是一種常 見且極為重要的金屬-有機骨架材料(Metal-OrganicFrameworks，MOFs)， 一般是由Zn²⁺、Co²⁺和Cd²⁺等金屬離子與一種或多種咪唑類配體共同配位而組成 的。較之于其他類MOFs，ZIFs不僅表現出更優異的耐熱能力及化學穩定性，而 且具有較高的孔隙率，因此廣泛適用于高效催化和分離等技術領域。

裘式綸課題組2014年曾報道過一種混合咪唑類配體的ZIF，命名為JUC-160 (參考文獻：L.Huang,M.Xue,Q.S.Song,S.R.Chen,Y.Pan,S.L.Qiu,Inorg. Chem.Commun.46(2014)9-12)，所報道ZIF選用Zn²⁺作為配位中心，兩種體 積較大的苯并咪唑和2-甲基苯并咪唑作為配體，選擇DMF(N,N-二甲基甲酰胺) 作為溶劑，在180℃下，溶劑熱反應3天使三者共同配位，得到一種新型的微米 級沸石咪唑酯骨架材料。然而，該方法存在高溫耗能大、耗時長、產物尺寸不可 控等缺陷。

發明內容

借鑒上述JUC-160的制備方法，本發明的目的在于改進制備技術，克服上述 制備方法所存在的缺陷，提供一種常溫下，簡單快速、大量制備納米沸石咪唑酯 骨架材料的“綠色化學”節能型方法。該方法快速易操作，節能且環保，充分體 現了“綠色化學”宗旨，實現了室溫條件下均勻納米尺寸沸石咪唑酯骨架材料 nano-JUC-160的快速制備，該法所制得的產品顆粒分布均勻，尺寸大小在200nm 左右，且表現出優異的熱穩定性。

本發明主要制備步驟如下：

1)Zn²⁺配位中心溶液的配制

將1.5～3g二水乙酸鋅加入到120mLDMF中，室溫攪拌10～20分鐘至完 全溶解均勻后，得到溶液A；

2)混合配體溶液的配制

將1～2g苯并咪唑加入到160mLDMF中，室溫攪拌5～10分鐘至溶解均勻 后，再加入0.8～1.6g的2-甲基苯并咪唑，繼續攪拌10～20分鐘至完全均勻溶 解，得到溶液B；

3)溶液混合反應

攪拌條件下，將溶液A緩慢加入到溶液B中，使二者混合均勻，并于室溫 下，持續攪拌10～15小時得到乳白色溶液；

4)離心

將步驟3)所得乳白色液體在10000～15000r/min條件下離心10～20分鐘， 棄去上清液得到白色沉淀；

5)洗滌，干燥

將步驟4)所得白色沉淀用DMF超聲溶解，并用DMF洗滌、離心后傾去上 清液；重復洗滌、離心步驟3～5次，最后將所得白色沉淀于60～80℃條件下干 燥；

6)研磨

將步驟5)干燥后產品研磨至粉末狀，即可得到本發明所述的納米沸石咪唑酯 骨架材料nano-JUC-160。

附圖說明

圖1：實施例1樣品的粉末XRD衍射譜圖；