[发明专利]一种简单的中空ZIF-8材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种简单的中空ZIF‑8材料的制备方法，属于多孔材料领域。所述材料制备步骤如下：分别将六水合硝酸锌与二甲基咪唑溶于正辛醇溶剂中，将硝酸锌‑辛醇溶液加入咪唑‑辛醇溶液中，磁力搅拌，得到乳白色悬浊液，水浴静置一段时间后，离心、洗涤、干燥得到白色粉末状固体，即为中空ZIF‑8。本方法反应条件温和、工艺简单、操作方便，能够快速得到中空结构的ZIF‑8。

技术领域

本发明涉及一种简单的中空ZIF-8材料的制备方法，属于多孔催化剂载体材料领域。

背景技术

金属有机骨架（MOFs）是一类由金属离子与有机配体通过配位键组装成的具有良好孔结构的新兴晶体材料，在气体储存、分离、传感、催化等重要应用领域具有巨大的潜力。由于MOFs的微孔结构，阻碍具有较大体积的吸附质、反应物、前驱体或药物分子在孔道内的扩散，限制了该类材料在相应领域的扩展应用。因此，许多研究者致力于扩大其孔径，以更好地利用MOFs良好的孔隙结构。

近几年来，具有分层孔隙度的MOFs材料，如空心粒子、由空心核和微孔或中孔壳组成，具有独特的孔隙结构，引起了人们的广泛关注。此结构材料不仅继承了MOFs丰富的活性中心、高比表面积和高孔隙率等优点，还具备更大的中空物理空间，能进一步扩大分子的负载空间，是目前的研究热点之一。到目前为止，国内外文献已经记载了很多方法用于中空MOF结构的构建，如外模板法、自模板法和两相界面法。外模板法的合成较为简单直接，先合成模板，MOF在模板外延生长形成壳层，最后刻蚀模板，得到中空结构。由于其模板种类丰富、大小可控等优点的存在，使得该方法很容易实现对中空MOF材料的壳层厚度、内部空间、孔序等的几何控制，但外模板需要繁琐的刻蚀步骤。自模板法无需额外移除外部模板，是通过在反应初期初步形成球形微粒，作为生长新的晶态MOF材料的自模板，然后将最初形成的球形微粒自发消失而得到中空结构。然而，自模板法所制备的中空MOF局限于特定的MOF材料，组成、性质相对单一，且对于中空内部的精细调控很难满足。两相界面法通常是使MOF的前驱体分散在互不相溶的两相中形成乳液滴，在两相界面(液-液界面或液-气界面)处发生反应，通过溶解或蒸发乳液而制得中空MOF。这种方法通常不需要繁琐和复杂的模板移除过程，但是获得的产品的均匀性往往会受到影响。尽管目前已经开发了很多种合成方法，但是如何简单地制备出性能优异的中空MOFs，使得该材料更好的应用在催化剂领域，仍然是研发难点所在。

咪唑沸石骨架材料(ZIFs)是MOFs的一个子类，具有沸石拓扑结构，因其具有较大的孔隙体积和表面积以及良好的热稳定性而成为对气体分离和存储非常理想的多孔材料。其中具有代表性的ZIF-8是由锌金属离子和2-甲基咪唑连接剂组成的配位化合物，具有较高的结构稳定性和较高的比表面积。因此，开发可靠的、简便的、重复性好的方法以制备结构和性能可调且稳定的空心的ZIF-8材料，在气体分离与存储、催化等领域具有巨大应用前景。

发明内容

本发明的目的是开发一种简单的中空ZIF-8材料的制备方法。该方法反应条件温和、工艺简单、操作方便，能够快速得到中空结构的ZIF-8。

本发明的技术方案为：

一种简单的中空ZIF-8材料的制备方法，其具体步骤如下：

步骤一：将2-甲基咪唑溶于正辛醇中，得到溶液Ⅰ；

步骤二：将六水合硝酸锌溶于正辛醇中，得到溶液Ⅱ；

步骤三：将溶液Ⅰ置入一烧杯（盛液容器不限制）中，在搅拌状态下快速加入溶液Ⅱ，磁力搅拌，水浴静置后离心分离出沉淀物质，用甲醇洗涤若干次，烘干，得到中空ZIF-8。

优选步骤一所配制的溶液Ⅰ中2-甲基咪唑的浓度为0.0376~0.3 mol/L；

优选步骤二所配制的溶液Ⅱ中六水合硝酸锌的浓度为0.0235~0.188 mol/L；