[发明专利]一种快速合成多级孔ZIF-8材料的方法

说明书

本发明公开了一种快速合成多级孔ZIF‑8材料的方法，使用该方法可以成功的将合成时间降低至1min。该合成方法包括如下步骤：分别将Zn(NO₃)₂·6H₂O和2‑甲基咪唑溶于甲醇中，搅拌后将两种溶液混合，继续搅拌；将模板剂二乙醇胺加入混合溶液中，搅拌；将所得产物抽滤，放入真空干燥箱中干燥，得到多级孔ZIF‑8材料。本发明通过加入二乙醇胺作为模板剂，不仅操作简便，条件温和，同时大大的缩短了合成时间，提高了空时产率。产物具有丰富的孔道结构，同时具有微孔、介孔、大孔三种孔道，不仅有高的比表面积，结构稳定，在大分子的吸附和催化方面也有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于多级孔金属有机骨架的快速制备领域，具体涉及一种快速合成多级孔ZIF-8材料的方法。

背景技术

金属有机骨架(MOFs)指通过金属离子或金属簇和有机配体配位自组装形成的多孔晶体材料。其高比表面积、高孔隙率和可调的孔道尺寸，使得MOFs材料在气体储存、吸附分离、非均相催化、药物递送以及化学传感器方面都有很好的应用前景。但大部分被报道的MOFs都只具有微孔结构，使它的应用局限于小分子的分离与反应，同时狭窄的通道也限制了扩散和质量传递的速率。因此，合成同时具有介孔结构和微孔结构的多级孔MOFs具有重大的意义。一方面，材料具有较大的介孔孔道，在大分子的吸附和催化方面能够满足需求。另一方面，材料中的微孔结构保证了高的比表面积和材料的稳定性。

延长配体法和软模版法是引入常用的两种方法。在2002年，Yaghi小组[EddaoudiM,Kim J,Rosi N,et al.Systematic design of pore size and functionality inisoreticular MOFs and their application in methane storage.[J].Science,2002,295(5554):469-72.]报道了一系列以MOF-5为基础，用不同尺寸的有机羧酸配体合成的孔径跨度从的规则MOFs材料。但通过延长有机配体的长度来达到合成介孔的目的，容易发生框架相互贯穿，以及在移除客体分子后骨架容易坍塌。而软模板法相比之下更为方便可行。通过使用表面活性剂和嵌段共聚物作为结构导向剂(SDA)，金属离子和有机配体形成的前驱体和结构导向剂共组装形成晶体，在从材料中除去SDA后，就形成了由微孔MOF构成介孔孔壁的多级孔材料。通过改变模版剂的种类、浓度可以有效的调节骨架结构和孔径大小。例如2008年，Qiu等[Qiu L G,Xu T,Li Z Q,et al.Hierarchically Micro-andMesoporous Metal-organic Frameworks with Tunable Porosity[J].AngewandteChemie International Edition,2008,47(49):9487-9491.]用表面活性剂CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)作为SDA，合成了一系列基于微孔[Cu₃(btc)₂(H₂O)₃](HKUST-1)的孔径从3.8-31.0nm可调的介孔[Cu₃(btc)₂(H₂O)₃](btc＝1,3,5-均苯三甲酸)。