ZIF-8晶体及其气体吸附性能的研究文献综述
2020-05-17 21:44:18
[摘要] 金属-有机骨架材料(MOFs)具有比表面积大、气体吸附性能优良、水热稳定性好等特点。
本文简单地介绍了MOFs材料的结构及应用,并较详细地阐述了沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs),也探讨了其中的典型代表ZIF-8的合成、应用及其吸附性能。
[关键词] MOFs ; ZIFs ; ZIF-8合成 ; ZIF-8吸附性能 1.1 金属有机骨架材料MOFs 1.1.1 MOFs简介 金属-有机骨架(metal- organic frameworks , MOFs)多孔材料, 又称金属-有机络合聚合物(metal- organic coordinationpolymers , MOCPs), 是利用有机配体与金属离子间的金属-配体络合作用而自组装形成的超分子微孔网络结构的一种颇具前途的类沸石(有机沸石类似物)材料。
这种多孔骨架晶体材料, 可以通过不同金属离子与各种刚性桥连有机配体进行络合, 设计与合成出不同孔径的金属-有机骨架, 从而使得MOFs 的结构变化无穷, 并且可以在有机配体上带上诸如- Br ,- NH2, - OC3H7, - OC5H11 等一些功能性的修饰基团, 使这种MOFs微孔聚合物可以根据催化反应或吸附等性能要求而功能化。
由于MOFs 在孔结构和孔表面上的独特性和功能化, 加之近年来MOFs 在稳定性方面的显著改善, 使其在催化、分离、气体储存、医学诊断等众多领域都拥有诱人的应用前景, 引起了众多研究者的极大兴趣, 从而使得设计与合成不同孔径的MOFs 迅速发展起来。
另外, MOFs 作为一种超低密度多孔材料, 在存储大量的甲烷和氢等燃料气方面有很大的潜力, 将为下一代交通工具等提供方便的能源。
[1] 1.1.2 MOFs的分类 目前,MOFs 材料数量庞大,种类繁多,本文根据构成MOFs 材料”节点”类型的不同,将MOFs 材料划分为以单金属核为节点的MOFs、以金属簇为节点的MOFs、以金属有机多面体为节点的MOFs 以及”柱-层”状MOFs。
[2] 1.2 沸石咪唑酯骨架材料ZIFs 1.2.1 ZIFs材料简介 类沸石咪唑酯骨架材料(zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs)是由二价过渡族金属离子与咪唑基配体络合后形成的一种具有沸石拓扑结构的新型金属-有机骨架化合物(metal organic frameworks,MOFs)材料。
通过调节金属离子和有机配体的种类及配体间的相互作用得到不同结构的ZIFs 材料。
ZIFs 材料与传统的沸石分子筛有相似的拓扑结构,ZIFs 化合物可表示为M(IM)2,其中M 和 IM 分别为金属离子和含有N 咪唑或咪唑衍生物基配体,在ZIFs 化合物中,M-IM-M 键角(145#176;)与沸石中Si#8212;O#8212;Si 键角相近。