[发明专利]一种使用种子生长合成制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8纳米八三足体的方法

说明书

本发明涉及一种使用种子生长合成制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF‑8纳米八三足体的方法，包括步骤如下：(1)将锌盐、咪唑配体、表面活性剂和水在室温下混合溶解，室温保温1‑4h，洗涤得ZIF‑8截顶十二面体种子，然后分散到水中得到种子分散液；(2)将锌盐、咪唑配体、表面活性剂、种子分散液与溶剂在室温下搅拌混合溶解，在室温下保温1‑12h，洗涤得到ZIF‑8纳米八三足体产物。本发明合成出的纳米八三足体ZIF‑8突破了长久以来ZIF‑8多面体形貌的瓶颈，为ZIF‑8的产物形貌提供了更多的可能性。

技术领域：

本发明涉及一种制备ZIF-8纳米八三足体的方法，属于晶体材料合成的技术领域。

背景技术：

沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是一类具有沸石骨架结构的金属有机骨架材料(MOFs)，其中的过渡金属主要是二价的Zn、Co等，有机配体为咪唑或咪唑衍生物。与传统沸石相比较而言，过渡金属离子取代了传统沸石中的Si元素和Al元素，咪唑酯取代了传统沸石中的氧桥，通过咪唑环上的氮原子相连而成的一种类沸石结构材料。

ZIF-8是沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的一种，由2-甲基咪唑与金属原子Zn构成最基本单元，其中每个Zn原子与四个2-甲基咪唑环上的N原子配位，形成一个具有正四面体结构的ZnN₄团簇，再以这些团簇作为节点，通过2-甲基咪唑上的咪唑环相连接，构成一个具有正六面体晶型的笼状配位化合物。ZIF-8与其他无机粒子相比，它具有较高的比表面积(达到1947m²/g)、高的热稳定性和很好的化学稳定性等特点。由于这些优点，ZIF-8被广泛的应用于催化、气体分离和储存等领域。

目前ZIF-8的制备技术主要包括室温合成法、水热法、模板法、微波合成法等。例如：中国专利文件CN105985362A公开了一种制备沸石咪唑酯骨架结构材料的方法，在常温常压下，利用无机碱或者有机胺作为去质子化剂，以咪唑类化合物与锌、钴金属离子构成具有沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)。该方法快速、高效且目标物纯度高，不含有氧化锌等杂质，粒径尺寸在纳米级，具有高比表面积，产率在85％以上。中国专利文件CN108129670A公开了一种梯度多孔金属有机骨架ZIF-8的制备方法，将有机配体2-甲基咪唑溶解在去离子水中，待2-甲基咪唑彻底溶解后，加入聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液，并搅拌均匀；将二价锌盐溶解在去离子水中，彻底溶解后与上述有机配体溶液混合，搅拌反应得到悬浮液；将悬浮液过滤或离心分离得固体产物，以去离子水洗涤后干燥，得到ZIF-8系列材料。但是，这些方法大多都是一步合成法，在成核及生长阶段难以控制，限制了ZIF-8形貌的控制与创新。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提供一种ZIF-8纳米八三足体的制备方法。

术语说明：

室温：本发明所述的室温为操作环境温度，一般为15-28℃。

本发明的技术方案如下：

一种使用种子生长合成制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8纳米八三足体的方法，包括步骤如下：

(1)将锌盐、咪唑配体、表面活性剂和水在室温下混合溶解，室温保温1-4h，洗涤得ZIF-8截顶十二面体种子，然后分散到水中得到种子分散液；

(2)将锌盐、咪唑配体、表面活性剂、种子分散液与溶剂在室温下搅拌混合溶解，在室温下保温1-12h，洗涤得到ZIF-8纳米八三足体产物。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述锌盐包括硝酸锌、乙酸锌、硫酸锌、氯化锌中的一种，优选为乙酸锌；

所述咪唑配体包括咪唑、2-甲基咪唑、硝基咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、4-硝基咪唑、N-丙基咪唑中的一种，优选为2-甲基咪唑；