沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)合成方法研究进展.pdf

《沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)合成方法研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、沸石咪唑酯骨架结构材料(ZlFs)合成方法研究进展康小珍(兰州石化职业技术学院，甘肃兰州730060)摘要：本文总结了沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)的几种合成方法，并介绍了相关的研究成果，比较探讨几种方法的优缺点，提出了目前ZIFs合成存在的问题，为相关研究者的工作提供了指引。关键词：ZlFs；合成方法近年来MOFs研究十分活跃，它是由金属离子和有机配体通过自组装络合形成的一种新型多孔材料，结构多变可调。沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是MOFs的一种，由过渡金属原子(zn／Co)与咪唑或其衍生物连接而成的，ZIFs材料在结构上与沸石分子筛类似，所以具有很

2、高化学和水热稳定性。目前国内田运齐组，陈小明组和国外Yaghi组在ZIFs合成方面取得一系列成果”1。1ZIFs的合成方法ZIFs的合成方法目前有9种81，其中溶剂热法最常用。采用不同的方法可以合成不同结构的ZIFs材料。1．1溶剂热法目前大多数ZIFs材料都是溶剂热法合成的。方法：锌盐或钴盐、咪唑或其衍生物配体和有机溶剂混合，温度85—150℃，在自生压力下反应48-96h后得到。这种方法时间较短，可获得单晶，而且解决了反应物在室温下不能溶解的问题。有机溶剂起到结构导向作用，增加了产物的多样性。但同时溶剂分子较难从孔结构中脱出，应用受限。2008年Yagh

3、i课题组设计了一种高通量溶剂热法：金属盐(ZrdCo)同配体的比例从h1到1：12，将九种咪唑及其衍生物一种或者两种组合，分别放入100块96孔板，同时完成了9600个反应。这种高效溶剂热法使ZIFs材料的合成效率飞跃提高，短时间内合成一系列ZIFs材料(ZIF一卜ZIF一100)。1．2液相扩散法步骤如下：金属盐、咪唑配体以及溶剂，按一定比例混合后放入大烧杯，去质子化溶剂加入小烧杯中，将小烧杯置于大烧杯并密封，常温静置一段时间即得晶体。这种方法条件温和，易获得高质量单晶，但要求反应物在室温下能溶解，而且周期较长。赵东元和田运齐等用液相扩散和混合法，合成7种

4、Zn(Im)z材料，并提出非溶剂热合成机理。WilliamMorris等用液相扩散法合成ZIF-90，把咪唑衍生物、DMF以及硝酸锌混合后置于烧杯，将烧杯置于盛有三乙胺和正己烷溶液的干燥器中，室温静置一天后得到晶体。1．3模板法在溶剂热法的基础上，通过加入模板剂并改变其种类，获得不同结构的ZIFs。模板剂分子如：三乙醇胺、哌嗪、甲醇、甲苯、二甲苯、3一甲基一l一丁醇、环己烷、3一甲基一卜己醇等。田运齐等在制备的co与Im配合物时，用哌嗪作模板剂，3一甲基一丁醇作溶剂和填充剂，获得nog-Co(Im)：。模板剂在ZIFs合成过程中起到：空间填充、结构导向以及模

5、板作用，使结构多样化但模板剂分子难脱出而且反应时间长。1．4蒸汽相合成法蒸汽相合成法是1990年由徐文肠等提出的一种沸石分子筛合成的新方法。它与水热、溶剂热最大的区别是固相与液相不直接接触，通过加热过程中液相产生的蒸气与固相厦应。QiShi等用蒸汽相法合成ZIF-8，其客体水分子易脱除，避开了有机客体分子难以脱除的问题。且蒸馏水的使用使实验成本降低，是一种环境友好型路线。但很难得到单晶。1．5塞温合成法Cravillon等分别在甲醇和DMF溶剂中，由硝酸锌和咪唑衍生物室温搅拌反应得到纳米级ZlFs。甲醇作溶剂时，搅拌1h后，即可分离得到ZIFs。DMF作溶剂

6、时，搅拌18h后过滤得到ZIFs。这种方法简单且不加助剂，但很难得到单晶。1．6微波辅助合成法Helge等用甲醇作为模板剂，在100。C下，微波加热4h得到ZIF-8，获得的ZIF-8有很高的化学和水热稳定性，且能分离氢气。1．7超声辅助合成法BeatrizSeoane等用超声辅助溶剂热合成法在45-60％，用6-9h制备出粒度均匀的ZIF一7，ZIF一8，ZIF—ll和ZIF一20。Hye—YoungCho等用超声合成法，NaOH和三乙胺调节PH值，DMF作溶剂合成ZIF-8。这种方法时间短、温度低且粒度均匀但难得到单晶。1．8离子热合成法GesleyA．

7、V．Martins等用离子热法获得4种ZIFs结构，其中2种新结构。方法：以离子液体(卜乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐)作溶剂，硝酸锌或醋酸锌做金属盐，咪唑为配体合成。溶剂分子没有进入产品，但是获得的ZIFs结构有限。1．9机械研磨法PatrickJ．Beldon等在室温下对ZnO和咪唑及咪唑衍生物进行球磨研磨，最终在48组实验中筛选出6个已知的ZIFs结构和2个新结构。同时发现，加入定量的铵盐促进反应的进行，时间缩短到30-60min。这种方法时间短、温度低，但合成种类有限。目前ZIFs的合成和性能研究已经取得了许多成果，但是尚未探明其合成规律，如④

8、如何优化配比、温度、晶化时间等合成条件，实现工业化生