[发明专利]一种纳米至微米尺度沸石咪唑骨架结构材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种沸石咪唑骨架结构材料(ZIFs)的合成方法。

背景技术

沸石咪唑骨架结构(ZIFs)是一类以有机咪唑酯为连接配体的含氮杂环金属有机骨架材料(MOFs)，在结构上与传统的沸石分子筛相类似，Zn或Co等过渡金属离子取代传统沸石分子筛中的Si元素和Al元素，咪唑或咪唑的衍生物取代传统沸石分子筛中的桥氧，通过咪唑环上的N原子与过渡金属组装形成配位聚合物。ZIFs除具有常规MOFs材料较大的比表面积和多孔特性外，由于咪唑链与金属离子之间的强相互作用，该类材料还具有较高的热稳定性(＞673K)、化学稳定性和耐潮稳定性。研究发现该类材料在催化、磁性、生物活性、气体储存和分离等方面表现出了良好的应用前景。

迄今为止，已报道的ZIFs合成多采用传统的溶剂热合成方法，例如美国专利公开US 2007/0202038A公开了一种功能沸石结构的生产方法，以N，N-二甲基甲酰胺或丁醇为溶剂，加热至120-150℃，反应24-72小时制备ZIFs，该法反应条件苛刻，反应时间长，制备工艺复杂。文献报道的一些其他制备沸石咪唑结构的方法如球磨法(参考文献Patrick J.Beldon，LászlóFábián，Robin S.Stein，A.Thirumurugan，Anthony K.Cheetham，TomislavAngewandte Chemie International Edition，2010，49，9640-9643)，制备方法简单但可制备种类有限；水蒸汽辅助合成法(参考文献Qi Shi，Zhaofeng Chen，Zhengwei Song，Jinping Li，Jinxiang Dong，Angewandte Chemie International Edition，2011，50，672-675)，需蒸汽参与反应，制备过程复杂；水相快速合成法(参考文献Yichang Pan，Yunyang Liu，Gaofeng Zeng，Lan Zhao，Zhiping Lai，Chemical Communications，2011，47，2071-2073)，虽可在水溶液中快速合成ZIFs，但所需有机配体过量，可制备ZIFs类型有限；中国专利公开CN 102335626A公开了一种沸石咪唑结构的制备方法，该法可在水或有机溶液中利用较低的配体量合成沸石咪唑结构材料，但成品率低，产物种类有限且难以控制结晶尺寸。上述这些制备或处理方法的缺点及不足限制了沸石咪唑骨架材料的大规模工业化生产。在室温下，通过加入碱性物质调节反应体系PH值，简洁、高效、绿色合成纳米/微米级ZIFs的方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种室温下简便、高效、绿色合成纳米/微米尺度的沸石咪唑骨架材料(ZIFs)的新方法，通过加入碱性物质调节体系PH值，在低配体浓度下合成出纳米/微米尺度的沸石咪唑骨架材料，并可控制合成产物尺寸大小，对ZIFs材料的工业化生产及其应用的拓展具有重要意义。

本发明所提供的制备纳米/微米尺度ZIFs的方法，其制备方法如下：

(1)在室温下，单一咪唑类配体或两种咪唑类混合配体溶于水或有机溶剂形成溶液；

(2)溶液中加入碱性物质调控体系PH值；

(3)加入金属盐后构成反应体系进行反应，处理后得到所述纳米至微米尺度沸石咪唑骨架结构材料；