[发明专利]一种沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法。该制备方法包括：向亲水性液体中加入金属的碳酸盐或氧化物、有机配体，得到混合物；通入酸性气体至反应压力为0.1MPa‑2.0MPa，反应预定时间；加热至30℃‑60℃并抽真空，得到沸石咪唑酯骨架材料。本发明还提供了由上述制备方法得到的沸石咪唑酯骨架材料。本发明的制备方法绿色环保且产率较高。

技术领域

本发明涉及一种沸石材料的制备方法，尤其涉及一种沸石咪唑酯骨架材料的制备方法，属于沸石材料制备技术领域。

背景技术

沸石咪唑酯骨架材料(zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs)是MOFs材料中的一种，它是一种由过渡金属离子与咪唑或其衍生物相连而生成的新型拓扑结构，不仅具有比表面积大、孔隙率高、孔体积大、孔道尺寸可调及骨架可修饰等优点，而且化学及热稳定性良好，因此可广泛应用于气体储存与分离、光化学材料、磁性材料、催化及医学等领域。

目前，传统的ZIFs合成方法是将含有金属离子(Zn²⁺/Co²⁺)的硝酸盐溶于有机溶剂，例如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二乙基甲酰胺(DEF)、甲醇等，再与咪唑或咪唑衍生物进行加热反应，然后经过滤、洗涤、干燥得到ZIFs材料。2006年Yaghi(Yaghi et al,Exceptional chemical and thermal stability of zeolitic imidazolateframeworks,PNAS,2006,103(27):10186-10191)将金属(Zn²⁺/Co²⁺/In³⁺)硝酸盐溶于DMF中，在反应温度为85℃-140℃，反应时间24-96h条件下，通过控制不同的金属与有机配体的摩尔比成功合成了一系列ZIFs材料(ZIF-1至ZIF-12)，如表1所示。在此过程中，溶剂起了模板剂或结构导向剂的作用，而且高温条件更有利于配体的溶解。此方法可获得规整的单相晶体，但存在以下缺点：反应温度高、反应时间长、能耗及成本较高；溶剂消耗量大且产率较低；金属盐阴离子不可回收利用，环境友好性差。Chen等(Chen et al,Ligand-DirectedStrategy for Zeolite-Type Metal–Organic Frameworks:Zinc(ii)Imidazolates withUnusual Zeolitic Topologies,Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45:1557-1559.)以氢氧化锌为锌源，控制Zn²⁺与2-甲基咪唑/2-乙基咪唑的摩尔比为1：2，通过向甲醇溶剂中加入氨水，室温下成功合成了ZIF-8/ZIF-14，产率达到了60％-70％，但同样存在反应时间较长(30天)等问题。

表1

注：-表示无或文献中无表述；

a表示NMP为N-甲基吡咯烷酮；

b表示ZIF-5合成以DMF/正丁醇为溶剂。