[發明專利]一種使用種子生長合成制備沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8納米六足體的方法

有效

• 申請號: 201811500482.1
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109456495B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 侯士峰;布吉東
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發明涉及一種使用種子生長合成制備沸石咪唑酯骨架材料ZIF?8納米六足體的方法，包括步驟如下：(1)將鋅鹽、咪唑配體、表面活性劑和水在室溫下混合溶解，室溫保溫2?4h，洗滌得ZIF?8立方體種子，然后分散到水中得到種子分散液；(2)將鋅鹽、咪唑配體、表面活性劑、種子分散液與溶劑在室溫下攪拌混合溶解，在室溫下保溫1?12h，洗滌得到ZIF?8納米六足體產物。本發明使用種子生長法制備ZIF?8納米六足體，選擇預先合成的種子而不是前驅體作為晶體生長的起點。與一步合成法相比，本發明可以避開復雜且不易控制的初始成核步驟，并從熱力學和動力學角度精確控制生長階段。

技術領域：

本發明涉及一種制備ZIF-8納米六足體的方法，屬于晶體材料合成的技術領域。

背景技術：

沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是一類具有沸石骨架結構的金屬有機骨架材料(MOFs)，其中的過渡金屬主要是二價的Zn、Co等，有機配體為咪唑或咪唑衍生物。與傳統沸石相比較而言，過渡金屬離子取代了傳統沸石中的Si元素和Al元素，咪唑酯取代了傳統沸石中的氧橋，通過咪唑環上的氮原子相連而成的一種類沸石結構材料。

ZIF-8是沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的一種，由2-甲基咪唑與金屬原子Zn構成最基本單元，其中每個Zn原子與四個2-甲基咪唑環上的N原子配位，形成一個具有正四面體結構的ZnN₄團簇，再以這些團簇作為節點，通過2-甲基咪唑上的咪唑環相連接，構成一個具有正六面體晶型的籠狀配位化合物。ZIF-8與其他無機粒子相比，它具有較高的比表面積(達到1947m²/g)、高的熱穩定性和很好的化學穩定性等特點。由于這些優點，ZIF-8被廣泛的應用于催化、氣體分離和儲存等領域。

目前ZIF-8的制備技術主要包括室溫合成法、水熱法、模板法、微波合成法等。例如：中國專利文件CN106883179A公開了一種合成沸石咪唑類金屬有機框架ZIF-8的方法，首先將硝酸鋅和2-甲基咪唑分別溶于溶劑中；然后加熱一定量底液(去離子水或有機溶劑)，將硝酸鋅溶液和2-甲基咪唑溶液并流滴加至底液中反應得到ZIF-8晶體，并流滴加速度為5～50mL/min，反應時Zn²⁺與2-甲基咪唑的摩爾比為1:4～4:1，底液溫度80℃～130℃，反應溫度為80℃～180℃，攪拌速度為40～400r/min，反應時間8～28小時，控制反應過程pH值為4.5～5.5。中國專利文件CN107337686A公開了一種類沸石咪唑酯骨架材料及其制備方法，所述方法為：(1)將金屬鹽、咪唑衍生物和季銨鹽進行混合，加熱反應，得到均相溶液；(2)均相溶液冷卻后，加入水，得到懸濁液；(3)將懸濁液離心分離，洗滌，干燥，得到類沸石咪唑酯骨架材料。但是，這些方法大多都是一步合成法，在成核及生長階段難以控制，限制了ZIF-8形貌的控制與創新。

發明內容：

針對現有技術的不足，本發明提供了一種ZIF-8納米六足體的制備方法。

術語說明：

室溫：本發明所述的室溫為操作環境溫度，一般為15-28℃。

本發明的技術方案如下：

一種使用種子生長合成制備沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8納米六足體的方法，包括步驟如下：

(1)將鋅鹽、咪唑配體、表面活性劑和水在室溫下混合溶解，室溫保溫2-4h，洗滌得ZIF-8立方體種子，然后分散到水中得到種子分散液；

(2)將鋅鹽、咪唑配體、表面活性劑、種子分散液與溶劑在室溫下攪拌混合溶解，在室溫下保溫1-12h，洗滌得到ZIF-8納米六足體產物。

根據本發明，優選的，步驟(1)中所述鋅鹽包括硝酸鋅、乙酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的一種，優選為硝酸鋅；

所述咪唑配體包括咪唑、2-甲基咪唑、硝基咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、4-硝基咪唑、N-丙基咪唑中的一種，優選為2-甲基咪唑；