[发明专利]一种沸石咪唑框架材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种沸石咪唑框架材料、其制备方法及应用。本发明的沸石咪唑框架材料的制备方法包括以下步骤：将锌盐、三氮唑类配体、咪唑类配体和溶剂的混合物加热反应，即可制备得到一系列晶态多孔材料。本发明提供了一种在ZIF中设计更多三元环结构的方案，并且本发明制备得到的沸石咪唑框架材料具有更低的骨架密度、很好的化学稳定性和疏水性、以及优异的气体(如COsubgt;2/subgt;)吸附能力，从而可以实现在高湿度下的烟道气碳捕集性能。

技术领域

本发明涉及一种沸石咪唑框架材料、其制备方法及应用。

背景技术

ZIF是具有类似沸石结构的多孔晶体材料。ZIF的化学和热稳定性使其具有许多用途，例如选择性捕获CO₂。

在ZIF中，Zn/Co等过渡金属取代了沸石中的Si等四面体原子，由于咪唑类配体桥连的两个金属中心的夹角通常为145度，与沸石中的Si-O-Si键角非常吻合，所以用它来取代其中的Si-O-Si键角。此外，ZIF中更多三元环使其具有更低的骨架密度，所以致力于在ZIF中构筑更多三元环。

虽然目前已经报道了上百种ZIF，但是ZIF中三元环的构筑原则不完善，只有一些特定条件下才能产生具有三个咪唑类配体构成的三元环，并且多组元混配MOF合成条件的确定较为复杂。比如ZIF-95，ZIF-100等，它们都是由三个咪唑类配体构筑的三元环，由于咪唑类配体夹角为135-145度，构成的三元环张力过大，不稳定，所以这类三元环结构很少出现。因此，需要找到一种在ZIF中设计更多三元环结构的方案。

发明内容

为克服现有技术中的以上缺陷，本发明提供了一种沸石咪唑框架材料、其制备方法及应用。本发明通过加入三氮唑类配体，缓解了ZIF中三元环环张力，使得三元环可以稳定构筑，从而提供了一种在ZIF中设计更多三元环结构的方案，并且本发明制备得到的沸石咪唑框架材料具有更低的骨架密度、很好的化学稳定性和疏水性、以及优异的气体(如CO₂)吸附能力，从而可以实现在高湿度下的烟道气碳捕集性能。

本发明提供了一种沸石咪唑框架材料的制备方法，其包括以下步骤：将锌盐、三氮唑类配体、咪唑类配体和溶剂的混合物加热反应，即可。

在一些实施方案中，所述三氮唑类配体可以为式(I)所示的化合物，

其中，R₁各自独立地为H、卤素(例如Cl或Br)、氨基、硝基或C_1-4烷基(例如甲基)；m为0、1、2、3或4(例如0、1或2)。

在一些实施方案中，所述三氮唑类配体可以为例如

在一些实施方案中，所述咪唑类配体可以为式(II)所示的化合物，

其中，R₂各自独立地为H、卤素(例如Cl或Br)、氨基、硝基或C_1-4烷基(例如甲基)；n为0、1、2、3或4(例如0、1或2)。

在一些实施方案中，所述咪唑类配体可以为

在一些实施方案中，所述锌盐可以为硝酸锌，优选为六水硝酸锌。

在一些实施方案中，所述溶剂可以为酰胺类溶剂、醇类溶剂和卤代烷烃类溶剂中的一种或多种。其中所述酰胺类溶剂可以为DMF。所述醇类溶剂可以为异丁醇。所述卤代烷烃类溶剂可以为二氯甲烷。

在一些实施方案中，所述溶剂可以为酰胺类溶剂和醇类溶剂的混合溶剂，所述酰胺类溶剂和醇类溶剂的体积比可以为1:(2～5)，例如1:4。

在一些实施方案中，所述溶剂可以为酰胺类溶剂和卤代烷烃类溶剂的混合溶剂，所述酰胺类溶剂和卤代烷烃类溶剂的体积比可以为1:(2～5)，例如1:4。