文献综述
1 前言
类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)是一类以Zn或Co为金属源、咪唑或咪唑衍物为有机配体在溶剂中反应生成的具有沸石骨架结构的金属有机骨架材料(MOFs),其中ZIF-8作为ZIFs材料的典型代表,化学式为Zn[MeIM]2(2-甲基咪唑),它由2-甲基咪唑与金属原子Zn构成最基本单元,结构示意见以下图1。
ZIF-8具有典型的方钠石SOD结构,而且是由8个窗口直径为3.4*10-10cm。的小笼贯穿直径为11.6*10-10cm大孔笼所构成,所以ZIF-8材料具有规则的孔道结构(孔径3.4*10-10cm,笼径11.6*lO-10cm)[1]。另外,由于ZIF-8骨架结构中2-甲基咪唑分子与Zn原子配位形成接近于145。的键角,与沸石结构中的硅氧键键角相仿,所以相比其他有机物材料,ZIF-8具有较好的水热及化学稳定性。同时,由于ZIF-8材料结构中金属咪唑单元的键长要比传统沸石分子筛中的硅氧单元的键长要长,所以ZIF-8材料中的孔笼要比分子筛的孔笼大,使得ZIF-8材料具有较大的比表面积和孔容。加之ZIF-8材料的合成简单快速,且易于功能化等特点,使得ZIF-8材料被广泛应用于催化、传感、气体吸附与分离等重要领域。
另外,随着人们对于功能型材料需求的日益增加,而单一物质的性质是有限的,将两种或者两种以上的物质在一定尺度上进行复合或者相互作用制备成具有更高层次的复合材料往往更具应用价值[2]。一方面单组分材料的磁学、力学、光学、电学、热学或催化性能等某方面性质在两两结合后会出现一定程度地增强或减弱,另一方面,组分材料间的协同作用可能使复合材料产生一些新颖的特性。所以近年来,以ZIF-8作为重要组分的ZIF-8基复合材料在材料化学、生物医药、光学、吸附分离和催化等领域受到了广泛关注。而且,先进的合成技术与表征技术也促进了各种新型ZIF-8基复合材料的出现。本文对常见的几类ZIF-8基复合材料包括ZIF-8核壳粒子、ZIF-8膜以及一些特殊构型ZIF-8复合材料的合成与应用研究进行了简单介绍。
2 ZIF-8核壳粒子的合成及其应用
作为ZIF-8基复合材料常见的形式之一,ZIF-8核壳粒子多是以纳米级或微米级的粒子为核,ZIF-8材料为壳,而两者通过物理或化学作用相互结合。目前,常用的ZIF-8核壳粒子合成方法主要有原位生长法、表面修饰法和模板法等。
2.1 原位生长法
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