ZIF-8晶体合成及聚晶膜研究文献综述
2020-05-17 21:44:28
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),其中典型代表是ZIF-8,也探讨了ZIF-8的合成方法、应用以及目前的研究进展,研究了合成ZIF-8膜对于分离气体的性能。
关键词 MOFs ZIFs ZIF-8 合成 ZIF-8膜
1.1金属有机骨架材料MOFs
1.1.1 MOFs简介
金属有机骨架(MOFs)材料是由过渡金属与有机配体杂化而成的新型材料,具有独特的孔道结构、较大的比表面积、孔道可调等优点,可广泛用于气体分离、催化、化学感应器、药物缓释等领域,受到各领域研究人员的广泛关注。MOFS材料也是膜材料的最佳选择,是膜科学界研究的热点。其研究的关键在于制备稳定性高、分离性好的MOFs膜[1]。MOFs核壳结构材料是近十几年来化工材料领域的研究热点,其中MOFs可作核,亦可作壳[2]。
1.1.2 MOFs的分类
按照在合成MOFs材料方面具有突出代表性的研究进行MOFs材料的分类:可分为IRMOF-1、ZIFs、MILs、PCP、PCN、等几大系列[3]。
1.2沸石咪唑酯骨架材料ZIFs
1.2.1 ZIFs材料简介
类沸石咪唑酯骨架化合物(zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs)是一种新型的MOFs材料,ZIFs是将咪唑环上的N原子络合到二价过渡金属离子上而形成的一种具有沸石拓扑结构的多孔晶体材料,通过调变配体或配体间的相互作用就可以形成不同结构的ZIFs。ZIFs的合成方法包括溶剂热法、水热法、液相扩散法、胶体化学法、微波合成法和超声法等,本文综述了ZIFs材料的多种优异性能,介绍了近些年来ZIFs材料在选择性气体吸附/分离、催化反应、光学、磁性材料及其他方面的应用[4]。由于ZIFs是Zn/Co等二价金属离子取代传统沸石分子筛中的硅元素和铝元素,咪唑酯(咪唑或咪唑衍生物)取代其中的桥氧,通过咪唑环上的N原子相连而成的一种类沸石材料,因此,其骨架结构类似于传统沸石,具有类沸石的高稳定性。同时,作为金属有机骨架材料的一员,沸石咪唑酯骨架材料具有大的比表面积、均一可调的孔道等特点,使其具备了作为催化剂载体的基本条件。近年来,ZIFs在催化方面的应用引起了广泛关注[5]。