基于ZIF-8的一价铜复合材料的制备及性能研究文献综述
2020-04-28 20:29:44
金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是近年来材料领域研究的热点之一,它是由过渡金属离子和含氧、氮等的多齿有机配体组合形成的具有沸石拓扑结构的骨架材料[1-2]。
金属有机骨架材料最重要的组成部分是有机配体,有机配体可分单齿配体和多齿配体两大类。
常用的有机配体包括含羧基有机配体、含氮杂环有机配体、含羧酸和氮杂环混和配体以及含两种羧酸混合配体[3]。
与传统沸石相比,具有高的比表面积和孔体积、结构的可设计性与可调控性以及种类的多样性等优点,因此,它成为当前材料领域的研究热点之一,并且在离子交换、气体储存、吸附、分离、生物活性、光电催化和分子识别等领域展现出广阔的应用前景[4-5]。
早在20世纪90年代,科研工作者合成出了第一代MOFs材料,但其热稳定性和孔隙率不高,当移除客体分子时,材料骨架容易塌陷。
因此,科学家开始研究新型的阴离子、阳离子以及中性的配位体形成的配位聚合物。
目前,已经合成出了种类多样的金属有机骨架材料。
沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是MOFs材料的一种,它是由过渡金属原子(Zn/Co)与咪唑或咪唑衍生物连接而生成的一类新型的、具有沸石拓扑结构的纳米多孔材料,它是由美国密歇根大学以Yaghi为首的科学家研究合成出来的[6]。
ZIFs不仅具有MOFs的优点,另外由于ZIF-8骨架结构中2-甲基咪唑分子与Zn原子配位形成接近于145゜的键角,与沸石结构中的硅氧键键角相仿,所以相比其他有机物材料,ZIF-8具有较好的水热及化学稳定性其具有更优良的热和水热稳定性。
ZIF-8是ZIFs材料中最具有代表性的一种,ZIF-8骨架结构由金属Zn离子与甲基咪唑(mIm)中的N原子相连形成的ZnN4四面体结构单元构成,拓扑结构与方钠石(sodalite,SOD)类似,每个单元晶胞包含2个SOD笼,SOD笼直径为1.16 nm,每个SOD笼通过6个Zn原子组成的六元环笼口相连,六元环笼口直径为0.34 nm,其比表面积可达1400 m2#183;g#61485;1,热稳定性可达420 #176;C。