[發(fā)明專利]一種簡單的中空ZIF-8材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110606673.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN113292735B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜紅;徐潔;陳日志;吳員鴻;唐文麒;劉業(yè)飛;邢衛(wèi)紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué);南京工大膜工程設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): C08G83/00
• 分類號(hào): C08G83/00;B01J32/00;B01J31/22;B01J35/10;C07C215/76;C07C213/02
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發(fā)明涉及一種簡單的中空ZIF?8材料的制備方法，屬于多孔材料領(lǐng)域。所述材料制備步驟如下：分別將六水合硝酸鋅與二甲基咪唑溶于正辛醇溶劑中，將硝酸鋅?辛醇溶液加入咪唑?辛醇溶液中，磁力攪拌，得到乳白色懸濁液，水浴靜置一段時(shí)間后，離心、洗滌、干燥得到白色粉末狀固體，即為中空ZIF?8。本方法反應(yīng)條件溫和、工藝簡單、操作方便，能夠快速得到中空結(jié)構(gòu)的ZIF?8。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種簡單的中空ZIF-8材料的制備方法，屬于多孔催化劑載體材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

金屬有機(jī)骨架（MOFs）是一類由金屬離子與有機(jī)配體通過配位鍵組裝成的具有良好孔結(jié)構(gòu)的新興晶體材料，在氣體儲(chǔ)存、分離、傳感、催化等重要應(yīng)用領(lǐng)域具有巨大的潛力。由于MOFs的微孔結(jié)構(gòu)，阻礙具有較大體積的吸附質(zhì)、反應(yīng)物、前驅(qū)體或藥物分子在孔道內(nèi)的擴(kuò)散，限制了該類材料在相應(yīng)領(lǐng)域的擴(kuò)展應(yīng)用。因此，許多研究者致力于擴(kuò)大其孔徑，以更好地利用MOFs良好的孔隙結(jié)構(gòu)。

近幾年來，具有分層孔隙度的MOFs材料，如空心粒子、由空心核和微孔或中孔殼組成，具有獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)，引起了人們的廣泛關(guān)注。此結(jié)構(gòu)材料不僅繼承了MOFs豐富的活性中心、高比表面積和高孔隙率等優(yōu)點(diǎn)，還具備更大的中空物理空間，能進(jìn)一步擴(kuò)大分子的負(fù)載空間，是目前的研究熱點(diǎn)之一。到目前為止，國內(nèi)外文獻(xiàn)已經(jīng)記載了很多方法用于中空MOF結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，如外模板法、自模板法和兩相界面法。外模板法的合成較為簡單直接，先合成模板，MOF在模板外延生長形成殼層，最后刻蝕模板，得到中空結(jié)構(gòu)。由于其模板種類豐富、大小可控等優(yōu)點(diǎn)的存在，使得該方法很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)中空MOF材料的殼層厚度、內(nèi)部空間、孔序等的幾何控制，但外模板需要繁瑣的刻蝕步驟。自模板法無需額外移除外部模板，是通過在反應(yīng)初期初步形成球形微粒，作為生長新的晶態(tài)MOF材料的自模板，然后將最初形成的球形微粒自發(fā)消失而得到中空結(jié)構(gòu)。然而，自模板法所制備的中空MOF局限于特定的MOF材料，組成、性質(zhì)相對(duì)單一，且對(duì)于中空內(nèi)部的精細(xì)調(diào)控很難滿足。兩相界面法通常是使MOF的前驅(qū)體分散在互不相溶的兩相中形成乳液滴，在兩相界面(液-液界面或液-氣界面)處發(fā)生反應(yīng)，通過溶解或蒸發(fā)乳液而制得中空MOF。這種方法通常不需要繁瑣和復(fù)雜的模板移除過程，但是獲得的產(chǎn)品的均勻性往往會(huì)受到影響。盡管目前已經(jīng)開發(fā)了很多種合成方法，但是如何簡單地制備出性能優(yōu)異的中空MOFs，使得該材料更好的應(yīng)用在催化劑領(lǐng)域，仍然是研發(fā)難點(diǎn)所在。

咪唑沸石骨架材料(ZIFs)是MOFs的一個(gè)子類，具有沸石拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因其具有較大的孔隙體積和表面積以及良好的熱穩(wěn)定性而成為對(duì)氣體分離和存儲(chǔ)非常理想的多孔材料。其中具有代表性的ZIF-8是由鋅金屬離子和2-甲基咪唑連接劑組成的配位化合物，具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和較高的比表面積。因此，開發(fā)可靠的、簡便的、重復(fù)性好的方法以制備結(jié)構(gòu)和性能可調(diào)且穩(wěn)定的空心的ZIF-8材料，在氣體分離與存儲(chǔ)、催化等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是開發(fā)一種簡單的中空ZIF-8材料的制備方法。該方法反應(yīng)條件溫和、工藝簡單、操作方便，能夠快速得到中空結(jié)構(gòu)的ZIF-8。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種簡單的中空ZIF-8材料的制備方法，其具體步驟如下：

步驟一：將2-甲基咪唑溶于正辛醇中，得到溶液Ⅰ；

步驟二：將六水合硝酸鋅溶于正辛醇中，得到溶液Ⅱ；

步驟三：將溶液Ⅰ置入一燒杯（盛液容器不限制）中，在攪拌狀態(tài)下快速加入溶液Ⅱ，磁力攪拌，水浴靜置后離心分離出沉淀物質(zhì)，用甲醇洗滌若干次，烘干，得到中空ZIF-8。

優(yōu)選步驟一所配制的溶液Ⅰ中2-甲基咪唑的濃度為0.0376~0.3 mol/L；

優(yōu)選步驟二所配制的溶液Ⅱ中六水合硝酸鋅的濃度為0.0235~0.188 mol/L；