[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納米八三足體的方法

有效

• 申請號: 201811500484.0
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109593209B
• 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納米八三足體的方法，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1?4h，洗滌得ZIF?8截頂十二面體種子，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納米八三足體產物。本發明合成出的納米八三足體ZIF?8突破了長久以來ZIF?8多面體形貌的瓶頸，為ZIF?8的產物形貌提供了更多的可能性。

技術領域：

本發明涉及一種制備ZIF-8納米八三足體的方法，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CN105985362A公開了一種制備沸石咪唑酯骨架結構材料的方法，在常溫常壓下，利用無機堿或者有機胺作為去質子化劑，以咪唑類化合物與鋅、鈷金屬離子構成具有沸石咪唑酯骨架結構材料(ZIFs)。該方法快速、高效且目標物純度高，不含有氧化鋅等雜質，粒徑尺寸在納米級，具有高比表面積，產率在85％以上。中國專利文件CN108129670A公開了一種梯度多孔金屬有機骨架ZIF-8的制備方法，將有機配體2-甲基咪唑溶解在去離子水中，待2-甲基咪唑徹底溶解后，加入聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液，并攪拌均勻；將二價鋅鹽溶解在去離子水中，徹底溶解后與上述有機配體溶液混合，攪拌反應得到懸浮液；將懸浮液過濾或離心分離得固體產物，以去離子水洗滌后干燥，得到ZIF-8系列材料。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，本發明提供一種ZIF-8納米八三足體的制備方法。

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納米八三足體的方法，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1-4h，洗滌得ZIF-8截頂十二面體種子，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納米八三足體產物。

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，優選為乙酸鋅；

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；