[发明专利]一种ZIF‑8膜包覆Pd/ZnO核壳催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新型材料领域，具体涉及一种ZIF-8膜包覆Pd/ZnO核壳催化剂及其制备方法。

背景技术

金属有机骨架(Metal organic frameworks，MOFs)是由金属离子或金属簇和有机配体通过共价或离子-共价作用自组装而成的一种多孔晶体材料。其具有高比表面积、多孔性、骨架结构可调等突出优点，在气体存储和分离、多相催化、分子识别和传感等方面存在极大的应用潜力。在功能性纳米粒子外包覆MOFs膜，可以有效的解决粒子团聚、流失、中毒等问题的同时，将纳米粒子本身的功能和MOFs的特点相结合，从而得到一类新型的多功能核壳材料。

沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic imidazolate frameworks，ZIFs)作为广泛研究的一种MOFs，与其他类型的金属有机骨架相比，具有较高热稳定性和耐化学腐蚀性。ZIF-8的拓扑结构与硅铝沸石分子筛相似：硅铝四面体和桥联的氧原子分别被金属离子和咪唑取代，其孔尺寸只允许动力学直径小于的分子自由出入，从而具有分子筛分的特点。采用ZIF-8作为膜材料来包覆负载型催化剂，可以得到一种具有保护核中心活性粒子抗聚集、防中毒和壳具有择形性的新型多功能核壳催化剂。

目前，在功能性材料外包覆ZIF-8膜的制备方法主要有四种：1)对载体进行预修饰后成膜，如Fu等人现将SiO₂投入到3-氨丙基三乙氧基硅烷(3-aminopropyltriethoxysilane，APTES)的溶液中，对其表面预修饰羧基，从而诱导ZIF-8膜的生长，并将得到的核壳微球作为高效液相色谱的固定相，得到了较高的分离效果[Fu Y Y,Yang C X,Yan X P.Fabrication of ZIF-8SiO₂Core-Shell Microspheres as the Stationary Phase for High-Performance Liquid Chromatography[J].Chemistry-A European Journal,2013,19(40):13484-13491.]；2)通过层层组装的方法可得到ZIF-8膜，如Ren等人，将聚丙烯酸(Polyacrilic acid,PAA)纳米粒子先后浸渍到六水合硝酸锌和2-甲基咪唑的甲醇溶液中，得到ZIF-8膜，该材料具有超高的药物负载容量，可用于对药物的控制释放[Ren H,Zhang L,An J,et al.Polyacrylic acidzeolitic imidazolate framework-8nanoparticles with ultrahigh drug loading capability for pH-sensitive drug release[J].Chemical Communications,2014,50(8):1000-1002.]；3)通过晶种二次成膜的方法生长ZIF-8膜，如Sorribas等人在介孔SiO₂表面先生长ZIF-8的晶种，再将其投入到成膜液中得到ZIF-8SiO₂核壳材料[Sorribas S,Zornoza B,Téllez C,et al.Ordered mesoporous silica-(ZIF-8)core-shell spheres[J].Chemical Communications,2012,48(75):9388-9390]；4)可以直接在载体表面原位合成ZIF-8膜，如Lee等人，直接将表面富含羧基的聚苯乙烯微球投入到ZIF-8的合成液中，原位生成ZIF-8膜，并通过改变成膜次数来调节ZIF-8膜的厚度和完整性[Lee H J,Cho W,Oh M.Advanced fabrication of metal-organic frameworks:template-directed formation of polystyreneZIF-8core-shell and hollow ZIF-8microspheres[J].Chemical Communications,2012,48(2):221-223]。但是，以上方法均需要载体表面具有特殊的功能性基团或多步操作才能完成ZIF-8膜的包覆，不仅耗时复杂、壳层与核的结合力相对较弱，而且所制备的核壳材料的功能单一，均未涉及到催化领域的应用。

发明内容