[发明专利]一种类沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种类沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：步骤一、将2‑甲基咪唑、三乙胺和TX‑100溶解在离子液体和去离子水中，室温下搅拌溶解，得到溶液A；步骤二、将六水合硝酸锌溶解在去离子水中，在室温下搅拌溶解，得到溶液B；其中，步骤一中离子液体和去离子水的总质量与步骤二中去离子水的质量相等；步骤三、将溶液A和溶液B混合，在室温下剧烈搅拌，反应结束后将反应液离心、超声洗涤和干燥，得到ZIF‑8材料。ZIF‑8材料具有更小的颗粒尺寸和介孔结构，颗粒堆积形成丰富的3D空隙，具有高的BET比表面积和孔容，且对磷酸盐表现出优异的吸附能力，是优良的去除水体污染物的吸附剂。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种类沸石咪唑酯骨架材料，尤其涉及一种类沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法和应用。

背景技术

类沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是一类常见的金属有机框架材料(MOFs)，由过渡金属离子与咪唑类有机物配位而成，具有沸石骨架结构，在吸附、分离、催化和药物包裹等领域有巨大的发展潜力。近年来，ZIFs作为吸附剂用于水处理的研究引起重视。ZIFs作为一种新型污水处理材料除具有高孔隙率、大比表面积、丰富的活性位点和孔径可调等优点外，还克服了MOFs热稳定性和化学稳定性差的缺点。

ZIF-8是最具代表性的ZIFs材料，易于合成，且具有特殊的拓扑结构，该拓扑结构由四元和六元环状ZnN₄簇组成一个大的空腔，从而形成了空间大分子网络结构。此外，ZIF-8的高比表面积和优良的水稳定性能为其在液相吸附的应用奠定了基础，对各类水体污染物表现出优异的吸附性能，包括重金属离子、有机染料、放射性元素、除草剂和腐植酸等。ZIF-8对水中污染物的吸附作用主要通过静电吸引、配位作用和π-π键相互作用，在一个吸附过程中通常有多种吸附机理同时存在。因此，ZIF-8的制备条件对合成样品的粒径分布、比表面积和孔径分布等具有影响，从而间接影响其吸附性能。

随着磷化工的发展，水体富营养化越来越严重，减轻水体富营养化程度对保障饮用水安全意义重大。吸附法去除废水中过量的磷是有效减缓水体富营养化的常用方法。因此，利用ZIF-8优良的吸附容量，将其用于去除水中的磷酸盐具有十分重要的意义。但目前ZIF-8的吸附性能有限，亟需研发出具有更高比表面积和孔隙率等结构性能、从而可以实现良好吸附性能的材料。

发明内容

本发明要提供一种用于水处理的类沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8及其制备方法，该ZIF-8材料具有较高的比表面积和孔隙率，并且具有介孔结构，用于去除水中的磷酸盐时具有良好的吸附性能。

为实现上述目的，本发明提供一种类沸石咪唑酯骨架材料的制备方法，具有这样的特征：包括以下步骤：

步骤一、将2-甲基咪唑、三乙胺和TX-100溶解在离子液体和去离子水中，室温下搅拌溶解，得到溶液A；

步骤二、将六水合硝酸锌溶解在去离子水中，在室温下搅拌溶解，得到溶液B；

其中，步骤一中离子液体和去离子水的总质量与步骤二中去离子水的质量相等；

步骤三、将溶液A和溶液B混合，在室温下剧烈搅拌，反应结束后将反应液离心、超声洗涤和干燥，得到ZIF-8材料。

进一步，本发明提供一种类沸石咪唑酯骨架材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述离子液体为非质子型离子液体。

进一步，本发明提供一种类沸石咪唑酯骨架材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述溶液A中，2-甲基咪唑的质量浓度为50～100kg/m³。

进一步，本发明提供一种类沸石咪唑酯骨架材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述步骤一的离子液体和去离子水中，离子液体的质量分数小于10％。