[發明專利]一種簡單的中空ZIF-8材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110606673.1
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113292735B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 姜紅;徐潔;陳日志;吳員鴻;唐文麒;劉業飛;邢衛紅
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京工大膜工程設計研究院有限公司
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J32/00;B01J31/22;B01J35/10;C07C215/76;C07C213/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發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。本方法反應條件溫和、工藝簡單、操作方便，能夠快速得到中空結構的ZIF?8。

技術領域

本發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域。

背景技術

金屬有機骨架（MOFs）是一類由金屬離子與有機配體通過配位鍵組裝成的具有良好孔結構的新興晶體材料，在氣體儲存、分離、傳感、催化等重要應用領域具有巨大的潛力。由于MOFs的微孔結構，阻礙具有較大體積的吸附質、反應物、前驅體或藥物分子在孔道內的擴散，限制了該類材料在相應領域的擴展應用。因此，許多研究者致力于擴大其孔徑，以更好地利用MOFs良好的孔隙結構。

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，具有獨特的孔隙結構，引起了人們的廣泛關注。此結構材料不僅繼承了MOFs豐富的活性中心、高比表面積和高孔隙率等優點，還具備更大的中空物理空間，能進一步擴大分子的負載空間，是目前的研究熱點之一。到目前為止，國內外文獻已經記載了很多方法用于中空MOF結構的構建，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，得到中空結構。由于其模板種類豐富、大小可控等優點的存在，使得該方法很容易實現對中空MOF材料的殼層厚度、內部空間、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，是通過在反應初期初步形成球形微粒，作為生長新的晶態MOF材料的自模板，然后將最初形成的球形微粒自發消失而得到中空結構。然而，自模板法所制備的中空MOF局限于特定的MOF材料，組成、性質相對單一，且對于中空內部的精細調控很難滿足。兩相界面法通常是使MOF的前驅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)處發生反應，通過溶解或蒸發乳液而制得中空MOF。這種方法通常不需要繁瑣和復雜的模板移除過程，但是獲得的產品的均勻性往往會受到影響。盡管目前已經開發了很多種合成方法，但是如何簡單地制備出性能優異的中空MOFs，使得該材料更好的應用在催化劑領域，仍然是研發難點所在。

咪唑沸石骨架材料(ZIFs)是MOFs的一個子類，具有沸石拓撲結構，因其具有較大的孔隙體積和表面積以及良好的熱穩定性而成為對氣體分離和存儲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，具有較高的結構穩定性和較高的比表面積。因此，開發可靠的、簡便的、重復性好的方法以制備結構和性能可調且穩定的空心的ZIF-8材料，在氣體分離與存儲、催化等領域具有巨大應用前景。

發明內容

本發明的目的是開發一種簡單的中空ZIF-8材料的制備方法。該方法反應條件溫和、工藝簡單、操作方便，能夠快速得到中空結構的ZIF-8。

本發明的技術方案為：

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，用甲醇洗滌若干次，烘干，得到中空ZIF-8。

優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；