非極性溶劑合成ZIF-8及有機(jī)胺加入對(duì)XIFs合成影響的研究.pdf

1、沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是一類具有沸石拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的新型金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)，因而具有類似于MOFs的結(jié)構(gòu)與功能多樣性及高比表面積的特點(diǎn);同時(shí)ZIFs結(jié)構(gòu)中金屬離子與咪唑環(huán)中N原子配位形成的145°鍵角使其具有類似于沸石的高穩(wěn)定性特點(diǎn)。ZIFs材料優(yōu)良的性能，使其在許多領(lǐng)域如氣體的吸附分離、催化、磁性等都有著廣泛的應(yīng)用前景?？茖W(xué)家們正致力于ZIFs材料的合成及性能應(yīng)用研究。
　　 本論文致力于ZIFs材料的合成及其規(guī)律

2、研究。一方面，在極性、非極性液相下通過(guò)蒸氣相法進(jìn)行ZIF-8-[Zn(MIM)2]的合成研究，研究了不同液相下ZIF-8的晶化過(guò)程，同時(shí)考察了乙酸鋅/2-甲基咪唑[Zn(OAc)2·2H2O/MIM]的反應(yīng)摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)液相量等對(duì)ZIF-8合成的影響。另一方面，探討了在液相中加入不同有機(jī)胺對(duì)ZIFs-[Zn(IM)2]合成的影響(包括晶體形貌及物相的變化):
　　 1.使用非極性溶劑正庚烷作為液相，運(yùn)用蒸氣相合

3、成方法，成功取代極性溶劑甲醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)制得了ZIF-8的純相。另外，研究了一定溫度(50℃，100℃)下，三種不同液相(正庚烷、甲醇、DMF)中ZIF-8的晶化過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，在一定溫度下，正庚烷作為液相Zn(OAc)2+MIM轉(zhuǎn)化為ZIF-8所需時(shí)間很短，而在甲醇和DMF作為液相時(shí)Zn(OAc)2+MIM轉(zhuǎn)化為ZIF-8所需時(shí)間較長(zhǎng)。在液相正庚烷下，Zn(OAc)2+MIM轉(zhuǎn)化為ZIF-8的速率要明顯快于甲醇和D

4、MF，我們認(rèn)為這與非極性液相正庚烷的疏水性及較高的揮發(fā)性有關(guān)。另外，在對(duì)ZIF-8晶化過(guò)程研究中發(fā)現(xiàn)，ZIF-8晶化動(dòng)力學(xué)過(guò)程遵循阿弗拉密方程即y=1-exp(-ktn)。
　　 2.通過(guò)向蒸氣相法合成ZIF-8的液相中加入不同量(0.1 mL、0.3 mL、1 mL)的有機(jī)胺（三乙胺、乙二胺、正丁胺），研究了有機(jī)胺及其用量對(duì)ZIF-8合成及形貌控制方面的影響。研究發(fā)現(xiàn)，不同有機(jī)胺的加入不會(huì)對(duì)ZIF-8合成的物相有影響，但與單一

5、液相為正庚烷、甲醇、DMF制得的ZIF-8晶體相比，有機(jī)胺的加入一定程度上減小了合成的ZIF-8晶體大小。另外，加入一定量乙二胺合成的ZIF-8晶體的形貌類似球形，而不再是十二面體的形貌，表明乙二胺的加入對(duì)ZIF-8晶體形貌具有調(diào)控作用。
　　 3.研究了液相中加入不同量的不同有機(jī)胺（三乙胺、乙二胺、正丁胺）對(duì)于Zn(OAc)2·2H2O與咪唑(IM)反應(yīng)的影響。研究發(fā)現(xiàn):(1)向同一液相中加入不同量的同一有機(jī)胺，反應(yīng)的產(chǎn)物物相