一种微米级单晶ZIFs及制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115947950A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211565938.9(22)申请日2022.12.07(71)申请人电子科技大学长三角研究院（湖州）地址313000浙江省湖州市西塞山路819号南太湖科技创新综合体B1幢8层(72)发明人吴孟强李腾王峋方梓烜曲兵张庶徐自强(74)专利代理机构成都点睛专利代理事务所(普通合伙)51232专利代理师敖欢(51)Int.Cl.C08G83/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种微米级单晶ZIFs及制备方法(57)摘要本发明公开了一种室温下微米级单晶ZIFs及制备方法，属于金属有机框架材料制备技术领域。包括步骤：将金属盐和咪唑盐分别溶解于去离子水及醇溶液中配置成溶液；将二甲苯溶液小心的滴加入金属盐水溶液上；将咪唑盐溶液小心的滴加入二甲苯溶液中，构成三个溶液层；由于咪唑盐在二甲苯溶液中的溶解度比醇溶液低，因此，咪唑盐通过醇溶液和二甲苯溶液的界面，并在二甲苯溶液中缓慢扩散。在水和二甲苯溶液界面处，金属盐与咪唑盐缓慢接触，从而在接触界面缓慢的生长ZIFs单晶至微米级1～50μm。本发明具有成本低，工艺简单，合成温度低以及无需多个合成步骤的优点。CN115947950ACN115947950A权利要求书1/1页1.一种微米级单晶ZIFs的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将1～12mmol金属盐或含结晶水的金属盐加入去离子水溶液中，室温搅拌0.5～2小时，至金属盐完全溶解，得到金属盐水溶液；(2)将2.5～240mmol咪唑盐溶解到醇溶液，得到咪唑基醇溶液；(3)将步骤(1)中的金属盐水溶液转移到玻璃容器中作为第一层溶液；然后在金属盐水溶液上滴加二甲苯溶液，在玻璃容器中形成第二层溶液；(4)将步骤(2)中的咪唑盐醇溶液沿着玻璃容器壁滴加到步骤(3)的二甲苯溶液上，在玻璃容器中形成第三层溶液；(5)将具有三层溶液的玻璃容器封盖，ZIFs单晶开始生长于二甲苯和水溶液的界面处，随反应时间变长晶体逐渐长大且沉淀到玻璃容器底，静置五到十天，过滤溶液，并经乙醇冲洗，得到尺寸为1～50μm的ZIFs单晶。2.根据权利要求1所述的一种微米级单晶ZIFs的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所用金属盐是醋酸钴、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴、醋酸锌、硫酸锌、硝酸锌、氯化锌的一种。3.根据权利要求1所述的一种微米级单晶ZIFs的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所用咪唑盐是2‑甲基咪唑、2‑硝基咪唑、咪唑‑2‑甲醛中的一种。4.根据权利要求1所述的一种微米级单晶ZIFs的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所用醇溶液是甲醇和乙醇中的一种。5.根据权利要求1所述的一种微米级单晶ZIFs的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所用二甲苯溶液是对二甲苯、间二甲苯及邻二甲苯中的一种。6.根据权利要求1所述的一种微米级单晶ZIFs的制备方法，其特征在于：步骤(5)具有三层溶液的玻璃容器容积为60～600mL,其中水、二甲苯以及醇溶液的三种溶液容积比为1:1:1。7.根据权利要求1所述的一种微米级单晶ZIFs的制备方法，其特征在于：金属盐和去离子水溶液的摩尔比计为1:92.6～1:1111.1；金属盐和咪唑盐的摩尔比计为1:2.5～1:20；咪唑盐和醇溶液的摩尔比计为1:1.1～1:105.2。8.权利要求1至7任意一项所述制备方法得到的一种微米级单晶ZIFs。2CN115947950A说明书1/6页一种微米级单晶ZIFs及制备方法技术领域[0001]本发明属于沸石咪唑酯框架结构材料制备技术领域，具体涉及一种微米级单晶ZIFs的制备方法。背景技术[0002]ZIFs是由一种或多种二价金属M2+(如Mg2+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+等)和咪唑基配体(如2‑甲基咪唑、2‑硝基咪唑、咪唑‑2‑甲醛等)所共同构筑成的一类具有孔洞结构的拓扑材料。ZIFs的骨架结构是由M2+与咪唑配体上的N配位所形成正四面体结构基元构成。ZIFs的命名具有不同编号且随着金属盐和咪唑配体的变化而变化，如ZIF‑8(Zn2+和2‑甲基咪唑)，ZIF‑67(Co2+和2‑甲基咪唑)及ZIF‑90(Zn2+和2‑甲基咪唑)等。作为一类具有孔洞结构的类沸石拓扑材料，ZIFs具有疏水性、高孔隙率、强抗碱性、高热稳定性、高比表面积等特性。目前，ZIFs材料已在非均相催化、生物载药与运输、环境污染物吸附、气体筛分与储存以及锂电纳米正极材料制备等领域展现出了良好的应用前景，且不同编号的ZIFs由于金属及咪唑盐的不同，在各应用领域具有显著差异。[0003]目前较主流的ZIFs的合成方法以溶剂热法为主，但溶剂热法合成通常