[发明专利]一种聚乙烯醇/ZIF-8多孔复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚乙烯醇/ZIF‑8多孔复合材料的制备方法，属于多孔材料领域。本发明将聚乙烯醇作为聚合物材料，与ZIF‑8复合，采用冰模板法和冷冻干燥技术制备得到了聚乙烯醇/ZIF‑8多孔复合材料。制备工艺简单、周期短，ZIF‑8分散均匀。本发明利用冰模板法制备得到的聚乙烯醇/ZIF‑8多孔复合材料中，ZIF‑8颗粒被黏附在具有大孔结构的聚乙烯醇多孔材料骨架上，由于聚乙烯醇多孔材料为开孔结构，不会存在对ZIF‑8颗粒固有孔结构的封堵，因此可以制备出比表面积大的多孔复合材料。本发明改变ZIF‑8颗粒的制备方法可以制备出比表面积不同的ZIF‑8纳米颗粒，同时通过改变ZIF‑8颗粒和聚乙烯醇的质量比可以控制多孔复合材料的比表面积。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇/ZIF-8多孔复合材料的制备方法，属于多孔材料领域。

背景技术

沸石咪唑盐骨架结构化合物(ZIF-8)是一种典型的金属有机框架化合物(MOFs)，锌离子和咪唑化合物通过配位作用可以制备得到ZIF-8，ZIF-8制备工艺简单，具有结构高度序性、热稳定性和化学稳定性好、比表面积大等特点，结构中还包含用于二氧化碳吸附的Langmuir位点，可以被应用于有机溶剂以及二氧化碳的吸附和分离。但是ZIF-8是一种粉末材料，在应用过程中，力学性质不好，难以收集，为了解决这一问题，通常将ZIF-8与聚合物制备成复合材料。

目前主要采用将ZIF-8纳米颗粒与聚合物溶液分散均匀后经涂敷成膜、干燥得到复合材料，但是这种方法得到的复合材料存在很多闭孔结构，会堵住ZIF-8颗粒的固有孔结构，降低复合材料的比表面积小，同时在ZIF-8负载量大时，该方法得到的复合材料往往力学性质不好甚至难以成型，且难以将ZIF-8颗粒分散均匀。因此，选择恰当的聚合物以及合适的方法制备聚合物/ZIF-8复合材料非常重要。

聚乙烯醇是一种常见的复合物基材，来源广泛，价格便宜且对环境无污染。利用冰模板法可以将聚乙烯醇制备成具有大孔、开孔结构的多孔材料。可以将其作为聚合物基体，与ZIF-8颗粒复合，制备得到比表面积大的聚乙烯醇/ZIF-8多孔复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚乙烯醇/ZIF-8多孔复合材料的制备方法，该方法将聚乙烯醇与ZIF-8复合，采用冰模板法和冷冻干燥技术制备得到了聚乙烯醇/ZIF-8多孔复合材料，制备工艺简单，制备周期短，ZIF-8分散均匀。制备得到的多孔复合材料孔径分布均匀，具有多级孔结构，力学性质良好。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种聚乙烯醇/ZIF-8多孔复合材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一、配置聚乙烯醇水溶液；

将聚乙烯醇固体颗粒溶于蒸馏水，静置使聚乙烯醇充分溶胀；然后加热溶解后得到聚乙烯醇水溶液；

步骤二、制备ZIF-8纳米颗粒；

方法一、将2-甲基咪唑和锌盐分别溶于甲醇，分别得到溶液，再将溶液搅拌混合，反应完全后，经沉淀、洗涤、干燥得到ZIF-8纳米颗粒；

方法二、将2-甲基咪唑溶于甲醇，然后再加入锌盐，搅拌直至反应完全后，经沉淀、洗涤、干燥得到ZIF-8纳米颗粒；

步骤三、制备聚乙烯醇/ZIF-8多孔复合材料；

将ZIF-8纳米颗粒均匀混合于聚乙烯醇水溶液中，得到分散液；将分散液定向冷冻后直接进行冷冻干燥，得到聚乙烯醇/ZIF-8多孔复合材料。

所述ZIF-8和聚乙烯醇的质量比不大于4:1；

所述聚乙烯醇为88系列和99系列聚乙烯醇，聚合度为400～2600。

所述聚乙烯醇水溶液的质量分数为3％—7％。

所述锌盐化合物包括硝酸锌和醋酸锌。