[发明专利]一种使用种子生长合成制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8纳米六足体的方法

说明书

本发明涉及一种使用种子生长合成制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF‑8纳米六足体的方法，包括步骤如下：(1)将锌盐、咪唑配体、表面活性剂和水在室温下混合溶解，室温保温2‑4h，洗涤得ZIF‑8立方体种子，然后分散到水中得到种子分散液；(2)将锌盐、咪唑配体、表面活性剂、种子分散液与溶剂在室温下搅拌混合溶解，在室温下保温1‑12h，洗涤得到ZIF‑8纳米六足体产物。本发明使用种子生长法制备ZIF‑8纳米六足体，选择预先合成的种子而不是前驱体作为晶体生长的起点。与一步合成法相比，本发明可以避开复杂且不易控制的初始成核步骤，并从热力学和动力学角度精确控制生长阶段。

技术领域：

本发明涉及一种制备ZIF-8纳米六足体的方法，属于晶体材料合成的技术领域。

背景技术：

沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是一类具有沸石骨架结构的金属有机骨架材料(MOFs)，其中的过渡金属主要是二价的Zn、Co等，有机配体为咪唑或咪唑衍生物。与传统沸石相比较而言，过渡金属离子取代了传统沸石中的Si元素和Al元素，咪唑酯取代了传统沸石中的氧桥，通过咪唑环上的氮原子相连而成的一种类沸石结构材料。

ZIF-8是沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的一种，由2-甲基咪唑与金属原子Zn构成最基本单元，其中每个Zn原子与四个2-甲基咪唑环上的N原子配位，形成一个具有正四面体结构的ZnN₄团簇，再以这些团簇作为节点，通过2-甲基咪唑上的咪唑环相连接，构成一个具有正六面体晶型的笼状配位化合物。ZIF-8与其他无机粒子相比，它具有较高的比表面积(达到1947m²/g)、高的热稳定性和很好的化学稳定性等特点。由于这些优点，ZIF-8被广泛的应用于催化、气体分离和储存等领域。

目前ZIF-8的制备技术主要包括室温合成法、水热法、模板法、微波合成法等。例如：中国专利文件CN106883179A公开了一种合成沸石咪唑类金属有机框架ZIF-8的方法，首先将硝酸锌和2-甲基咪唑分别溶于溶剂中；然后加热一定量底液(去离子水或有机溶剂)，将硝酸锌溶液和2-甲基咪唑溶液并流滴加至底液中反应得到ZIF-8晶体，并流滴加速度为5～50mL/min，反应时Zn²⁺与2-甲基咪唑的摩尔比为1:4～4:1，底液温度80℃～130℃，反应温度为80℃～180℃，搅拌速度为40～400r/min，反应时间8～28小时，控制反应过程pH值为4.5～5.5。中国专利文件CN107337686A公开了一种类沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法，所述方法为：(1)将金属盐、咪唑衍生物和季铵盐进行混合，加热反应，得到均相溶液；(2)均相溶液冷却后，加入水，得到悬浊液；(3)将悬浊液离心分离，洗涤，干燥，得到类沸石咪唑酯骨架材料。但是，这些方法大多都是一步合成法，在成核及生长阶段难以控制，限制了ZIF-8形貌的控制与创新。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种ZIF-8纳米六足体的制备方法。

术语说明：

室温：本发明所述的室温为操作环境温度，一般为15-28℃。

本发明的技术方案如下：

一种使用种子生长合成制备沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8纳米六足体的方法，包括步骤如下：

(1)将锌盐、咪唑配体、表面活性剂和水在室温下混合溶解，室温保温2-4h，洗涤得ZIF-8立方体种子，然后分散到水中得到种子分散液；

(2)将锌盐、咪唑配体、表面活性剂、种子分散液与溶剂在室温下搅拌混合溶解，在室温下保温1-12h，洗涤得到ZIF-8纳米六足体产物。

根据本发明，优选的，步骤(1)中所述锌盐包括硝酸锌、乙酸锌、硫酸锌、氯化锌中的一种，优选为硝酸锌；

所述咪唑配体包括咪唑、2-甲基咪唑、硝基咪唑、苯并咪唑、4-甲基咪唑、4-硝基咪唑、N-丙基咪唑中的一种，优选为2-甲基咪唑；