[發明專利]一種ZIF-21晶體的制備方法

在審

• 申請號: 202010043834.6
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111187422A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 朱榮妹;段慧宇;龐歡
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開一種ZIF?21晶體的制備方法，其步驟為：將嘌呤的N,N?二甲基甲酰胺溶液加入到Co(NO₃)₂?6H₂O的N,N?二甲基甲酰胺溶液中；加入二甲胺溶液到上述混合溶液中，磁力攪拌、超聲處理、離心洗滌，所得ZIF?21晶體結晶度高、大小均勻，具有十二面體結構ZIF?21晶體。本發明由于采用超聲合成法，結晶度高，顆粒大小均勻；且工藝簡單，反應溫度低、時間短，適合于批量生產。

技術領域

本發明涉及一種微納材料的制備方法，具體地說，涉及一種ZIF-21晶體的制備方法，屬于納米材料制備領域。

背景技術

金屬有機框架材料(Metal Organic Framework, MOF)是一種具有三維的多孔結構，一般以金屬離子為連接點，有機配體支撐構成空間3D延伸的配位聚合物，是沸石和碳納米管之外的又一類重要的新型多孔材料，在催化、儲能和分離中都有廣泛應用。MOF材料具有許多獨特的優點，例如MOF及其衍生的納米結構提供可控的孔隙率和巨大的表面積，便于電解質進入電極，并確保較大的電解質/電極接觸面積；電子和離子擴散長度可顯著縮短，這有利于提高MOF衍生納米結構電極的速率性能。此外，MOF及其衍生物成本低、容易合成，具有大規模生產應用的潛力。沸石咪唑酯骨架結構材料(Zeolitic ImidazolateFramework, ZIF)作為一種的MOF材料，由于其利用了有機咪唑與過渡金屬離子進行交聯配位，比一般MOF材料穩定性更好，從而在熱處理時更有利于保持原有的結構，因此在能源、催化等領域也有著廣泛的應用。例如陳等人使用原位限制熱解法，將ZIF-8轉化為富氮介-微孔碳骨架，用于高效氧還原。作為一種無金屬電催化劑，優化后的富氮介-微孔碳骨架在0.1M KOH溶液中的電催化活性與市售30 wt% Pt/C催化劑相比具有較好的穩定性和抗甲醇性能(Advanced Functional Materials, 26(45), 8334-8344)。顆粒尺寸、純度和結晶度往往對材料的性能有著較大的影響，ZIF材料也不例外，結晶度高、大小均勻往往有利于性能的提高。例如季等人采用加速成核或延緩成核的方法，通過引入不同的二級配體，合成了結晶度和粒徑（20-800nm）不同的Zn-MOF，并發現結晶度高、尺寸合適的Zn-MOF具有低至0.1ppm的檢測限，性能好于其他尺寸的Zn-MOF(CrystEngComm, 21(42), 6414-6422)。ZIF-21作為一種ZIF材料，早在2011年Coronas等人便研究了它的合成和活化，在很多領域具有巨大的應用前景。(RSC Advances, 1(5), 917-922)。然而，現有的方法如溶劑熱法、攪拌法等存在著反應時間長、加熱溫度高以及合成的顆粒大小不均、結晶度低等問題，因此尋找一種高效可控的合成方法具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種ZIF-21晶體的制備方法。

實現本發明目的技術方案是：一種ZIF-21晶體的制備方法，包括以下步驟：

（1）將嘌呤的N, N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液加入到Co(NO₃)₂?6H₂O的N, N-二甲基甲酰胺溶液中；

（2）加入二甲胺溶液到步驟（1）所得混合溶液中，磁力攪拌、超聲處理、離心洗滌。

作為優選的，嘌呤與Co(NO₃)₂?6H₂O的質量比為3:1-3:1.5，優選3:1.3。

作為優選的，嘌呤的N, N-二甲基甲酰胺溶液的濃度為50~70mg/ml，優選60mg/ml；Co(NO₃)₂?6H₂O的N, N-二甲基甲酰胺溶液的濃度為22~30mg/ml，優選26mg/ml。