[发明专利]一种ZIF-8@Ag配合物核壳结构杂化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于金属有机框架材料技术领域，特别涉及一种ZIF‑8@Ag配合物核壳结构杂化材料及其制备方法和应用。利用分散有ZIF‑8纳米颗粒的溶剂与硝酸银溶液进行反应获得所述ZIF‑8@Ag配合物核壳结构杂化材料；ZIF‑8纳米颗粒中的金属锌离子与硝酸银的摩尔比例为1‑10：1。本发明首次利用后合成离子交换的方法制备了ZIF‑8@Ag配合物核壳结构杂化材料，无需高端、复杂的设备仪器，制备过程简便快速，并且条件温和，成本低、无污染，重复性高，通过配置溶液，室温搅拌即可快速制备得到具有核壳结构的杂化材料。

技术领域

本发明属于金属有机框架材料技术领域，特别涉及一种ZIF-8@Ag配合物核壳结构杂化材料及其制备方法和应用。

背景技术

轻质烯烃是非常重要的石油化工基础原料，其中丙烯是仅次于乙烯的重要石油化工基本原料。近年来，丙烯下游工业产品需求量不断增长进而也促使丙烯需求增长速度不断加快。目前工业上对丙烯/丙烷分离常用的方式为低温精馏法，但其存在过程繁琐、耗能高、效率低等局限性。膜分离是一门新兴的分离技术，具有低能耗、操作方便、过程简单(易放大与自控)、低成本、设备集约化程度高、无污染等优点，具有很大的应用潜力。目前气体膜分离已广泛应用于合成氨工业、炼油工业和石油化工中氢的回收等。在气体分离领域中，主要有无机膜、聚合物膜和混合基质膜三类，由于混合基质膜兼具无机纳米材料与有机聚合物膜两者优点，具有很好的应用前景，是目前气体分离膜领域的研究热点。

ZIF-8是一种代表性的经典金属有机骨架材料，具有非常规整的孔结构、高表面面积及突出的热稳定性，这些特点使其成为热点研究对象，并对其进行设计、开发制备新型复合杂化材料，不断扩展其应用领域。

目前关于ZIF-8核壳结构杂化材料的设计与制备，主要集中在ZIF-8与金属氧化物纳米材料、沸石材料、SiO₂、有机高分子、丝素蛋白等材料复合杂化制备得到核壳结构。基于ZIF-8的核壳结构的设计与制备，不仅具有ZIF-8独特孔结构、高比表面积以及结构可调控，也具有复合材料独有的性能。因此，核壳结构杂化材料，兼具了两种或多种材料的性能，很容易实现它们之间的协同效应。ZIF-8核壳结构杂化材料已经在气体吸附与分离、催化剂开发、生物载药等得到了验证，不仅提升了材料的性能，也极大扩展了在更多领域的应用。但现有技术中也存在许多不足，如杂化材料的制备过程大多较为繁琐，制备重复性较低、制备成功率不高等；此外，进行进一步开发、设计ZIF-8复合杂化材料，制备新型高效分离丙烯/丙烷的混合基质膜研究也具有重要的研究价值与意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种ZIF-8@Ag配合物核壳结构杂化材料，该材料在不破坏ZIF-8结构的基础上在ZIF-8框架材料表面形成一层Ag化合物壳，所述材料对丙烯丙烷具有很好的分离效果；同时，本发明还提供了一种所述ZIF-8@Ag配合物核壳结构杂化材料的制备方法，制备过程简便快速，制备成功率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种ZIF-8@Ag配合物核壳结构杂化材料，通过下法获得：利用分散有ZIF-8纳米颗粒的溶剂与硝酸银溶液进行反应获得所述ZIF-8@Ag配合物核壳结构杂化材料；ZIF-8纳米颗粒中的金属锌离子与硝酸银的摩尔比例为1-10：1且不为10:1。

进一步，分散ZIF-8纳米颗粒的溶剂以及配制硝酸银溶液的溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、水中的一种或一种以上的混合物。优选为甲醇水溶液，更优选两者等体积的混合物。

较好的，所述ZIF-8纳米颗粒分散在溶剂中的浓度为2.27-4.53mg/ml，优选2.27mg/ml。

所述的硝酸银溶液，其浓度优选为0.17-1.7mg/ml。

反应的时间为不超过4h，优选为1-2h。

进一步，ZIF-8纳米颗粒中的金属锌离子与硝酸银的摩尔比例为2.5-5：1。