文 献 综 述

一、 ZIF概述

1.1 特点

类沸石咪唑酯骨架材料(zeolitic imidazolate frameworks, ZIFs)是由过渡金属原子(Zn/Co)与咪唑或咪唑衍生物连接而成的一类新型的、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^[1]。ZIFs与传统的多孔材料的构筑模式不同，传统意义上的沸石分子筛是以SiO₄四面体和AlO₄四面体为基本结构单元，通过共用氧桥连接形成了四元环、六元环、八元环、十二环等不同封闭的环状结构，再由这些环组成不同骨架结构的多孔材料，不同的是沸石分子筛中的硅或铝原子被Zn或Co等过渡金属离子取代，起桥联作用的氧桥也被替换成咪唑或咪唑衍生物^[2]。ZIFs结合了传统沸石和MOFs的长处,具有大的比表面积和孔体积、规整的孔道结构、种类的多样性以及良好的水热稳定性和化学稳定性等优点，在吸附、分离和催化等方面均表现出了广阔的应用远景^[3]。

1.2 MNPs@ZIFs催化剂合成方法

金属纳米颗粒（metal nanoparticles, MNPs），因其具有较高的表面活性和大的比表面积，被广泛用作催化剂，在氢化反应、氧化反应、缩合反应和碳-碳键的形成等反应中都有很广泛的应用^[4]。MNPs在ZIFs中主要有三种空间分布形式^[2]：（1）MNPs分布于ZIFs孔道里，记为MNPs@ZIFs^[5]；（2）MNPs分布在多孔ZIFs外表面，记为MNPs/ZIFs^[6]；（3）在ZIFs的形成过程中加入预先制备的MNPs，记为PVP-MNPs@ZIFs^[7]。在这三种空间分布形式中，最理想的状态是将MNPs封装在ZIFs的孔道内部，从而提高MNPs的分散性以及抑制MNPs在反应过程中团聚或迁移，提高其稳定性，使其一直保持较高的稳定性。目前，MNPs@ZIFs催化剂主要有以下几种制备方法：固体研磨法、气相渗透法、溶液浸渍法和原位合成法。

二、纳米多孔碳氮材料

2.1 纳米多孔碳氮材料简介

化学工业生产为人类的日常生活提供了医药、农药、染料、香料等必需品，在改善人类的生存环境和生活质量等方面发挥中不可替代的作用；而新材料在化学生产和应用中发挥着举足轻重的作用。随着富勒烯、碳纳米管、石墨烯等碳材料的不断发现，碳材料已经变成了材料家族的一颗新星。碳材料具有各式各样的性质，并且新的碳基材料还被发现和人工制得；碳氮材料就是其中一个^[8]。

多孔碳材料作为载体在催化中应用广泛，氮元素的引入对碳材料结构影响很大，其电子密度和电导率均有所提高，并且表面具有一定的酸碱性。材料中包含了多种化学环境的氮原子，这对其负载金属纳米粒子的催化效果势必会造成一定的影响；值得对碳氮材料负载的金属纳米粒子在多相催化中的催化效率进行研究，观察氮的引入会如何影响纳米金属离子的催化能力，为高效催化剂的设计提供指导。