文 献 综 述

1.1 ZIFs材料的定义及特点

金属有机骨架结构材料（metal-organic frameworks，简称MOFs）是由无机金属离子和有机配体，通过共价键或离子-共价键自组装络合形成的具有周期性网络结构的晶体材料。MOFs具有复杂而规整的孔道结构，极大的比表面积，可以吸附大量的气体，将这种材料的配体修饰或改性，可大大提高其吸附功能和选择性，这可以有效地解决温室效应等环境问题^[1-5]。随着相关研究的不断深入，具有高稳定性、超大比表面积的沸石咪唑骨架结构材料（ZIFs）应运而生。2002年以来，游效曾，陈小明和Yaghi^[6]课题组在《德国应用化学》，《美国科学院院报》和《科学》等杂志上发表系列研究，系统合成了一类具有沸石拓扑结构的新型金属有机骨架材料#8212;#8212;沸石咪唑酯骨架结构材料(zeoliticimidazolate frameworks, ZIFs)，并发现该材料能够选择性地高效捕获和存储二氧化碳。已研究结果表明，ZIFs结合了MOFs材料和无机沸石的优点：在具有结构和功能的可调性的同时具有优良的稳定性。因此，ZIFs的设计合成及性能应用研究迅速发展成为无机沸石和MOFs这两个领域的研究热点之一，并将在更广泛的领域中发挥重要的作用。

ZIFs在结构模式上不同于传统的多孔材料（如沸石分子筛，传统意义上的沸石分子筛是指以硅氧四面体SiQ₄和铝氧四面体AlO₄为基本结构单元，通过桥氧连接，在平面上显示为多种封闭环状结构，有四元环、五元环、六元环、八元环、十二环等，在三维空间上形成多种形状的规则多面体，构成沸石笼）。ZIFs材料就是把传统的沸石分子筛中的硅元素和铝元素用锌离子和钴离子等过渡金属离子取代，而桥氧用咪唑酯取代，通过咪唑环上的N原子相连接而形成^[7]。如果用M表示四面体中的金属离子，Im表示咪唑配体，这类化合物可以用M(Im)₂表示。ZIFs材料中M-Im-M单元的键长比传统沸石分子筛中的Si-O-Si或Si-O-Al单元的键长要长，其骨架结构中的孔笼一般比传统沸石的要大，这样，ZIFs就类似于MOFs，具有大的比表面积和孔容积等特点。而且将咪唑配体进行修饰或改性，可以进一步调控孔径和功能。

此外，ZIFs具有很好的热稳定性（高达663K）、在水蒸气和有机溶剂回流的情况下仍保持较高的稳定性，Yaghi等研究者将ZIF-8在极性和非极性溶剂（水、苯、甲醇等）各自沸点温度下处理7d，在0.1mol#183;L^-1和8mol#183;L^-1的稀NaOH溶液中处理1d，ZIF-8仍然稳定存在，晶体结构未发生变化⁸。