[发明专利]一种在常温常压下高效快速制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF-90的方法

说明书

本发明属于金属有机骨架材料领域，公开了一种常温常压下高效快速制备高性能沸石咪唑酯骨架材料ZIF‑90的方法，该方法包括以下步骤：将Zn(NO₃)₂·6H₂O置于甲醇中搅拌，加入适量碱性溶液三乙胺(TEA)，搅拌后逐滴加入咪唑‑2‑甲醛(H‑ICA)和MeOH混合液，在常温常压下搅拌反应5‑60min，得到的白色粗产物ZIF‑90材料并用MeOH洗涤数遍，最后烘干，得到纯化的ZIF‑90吸附材料。本发明与传统的溶剂热法制备ZIF‑90相比，可实现在常温常压下操作，节能降耗，同时所合成的材料性能优异，通过改变TEA添加量和前驱液反应时间实现了BET比表面积的可控可调，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于金属有机骨架材料领域，具体涉及一种在常温常压下高效快速制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF-90的方法，并实现对正己烷的高吸附容量。

背景技术

金属有机骨架(MOF)材料是由过渡金属(Zn²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Cr³⁺、Zr²⁺等)和有机配体通过配位键(或氢键、范德华力、π-π作用等)合成的具有三维结构的框架材料。该类材料不仅具有超大的BET比表面积(多数大于1000m²/g，部分可达5000m²/g)和较大范围的孔径尺寸(几埃到几十埃)，且表面丰富的官能团(-OH，-NH₂，-COOH，-CHO，-CH₃，-NO₂等)可拓展功能各异的MOF材料，以广泛的用于吸附、分离、催化、药物传输等研究领域。

作为MOF材料的一个分支，沸石咪唑酯骨架(ZIF)材料是有金属离子(Zn²⁺和Co²⁺)与咪唑酯有机配体合成的具有类沸石结构的MOF材料。由于M-IM-M的键角与天然沸石Si-O-Si几乎相同，ZIF材料结合了天然沸石和MOF材料的优点，不仅具有永久的孔道性质(BET比表面积～1000m²/g)，而且还有高的热稳定性(可稳定到400℃)和化学稳定性(在沸腾的碱性溶液和有机溶液中保持稳定)，使得沸石咪唑类金属有机骨架材料在吸附和分离领域具有广阔的应用前景。

其中，ZIF-90不仅具有较好的结构性能，同时表面含有自由醛基，可以通过醛胺反应后修饰改善其物理、化学性能，从而应用到更多的领域。现有合成方法通常需要在高温高压下反应，能耗巨大。常温常压下反应才符合当今绿色化学合成理念，部分研究者虽然在常温常压下合成了ZIF-90，但材料性能均有大幅降低，严重限制了ZIF-90的工业应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有制备ZIF-90材料的方法，存在高温高压下反应时间长、常温常压下材料性能差的缺点，提供一种在常温常压条件下快速高效合成具有更大BET比表面积和更高吸附性能的ZIF-90材料。与原有的合成方法相比，它不仅可以常温常压下反应，而且还可以通过改变TEA的添加量和反应时间实现BET比表面积的可控可调，性能优异，对于规模化应用具有重要意义。

本发明使用Zn(NO₃)₂·6H₂O和H-ICA作为原料，MeOH作为溶剂，仅使用TEA作为去质子剂，即可快速合成出高性能ZIF-90材料。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种在常温常压下高效快速制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF-90的方法，包括以下步骤：