ZIF-8的合成与改性及吸附性能研究文献综述

 2021-09-25 20:20:23

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文 献 综 述摘要:沸石咪唑骨架化合物ZIFs是一种无机微孔膜材料,是以咪唑酯作为配体的新型MOFs材料,具有规则的孔道结构,突破了沸石分子筛孔道尺寸被限制的难题,也可通过增大比表面积来提高气体吸附性能。

本文详细地介绍了MOFs材料的特性、种类、合成方法以及应用,并且简单地阐述了ZIFs材料的结构,与其他MOFs材料的优势及合成方法,并以ZIF-8的合成及增大其比表面积对气体吸附性能研究做一综述。

关键词:MOFs,ZIF-8,吸附1.1 MOFs简介MOFs是指金属离子和有机配体通过强共价键连接而形成的骨架材料,是一种多孔晶体配位化合物。

MOFs材料主要是微孔材料,具有开口效应,可以吸附动力学半径大于自身孔径的分子,即有机物配体能够根据不同的压力,发生一定的扭转,是一些动力学半径较大的分子得以吸附[1]。

典型的MOFs材料是美国加州大学洛杉矶分校的Yaghi等课题组于1999年报道的MOF-5,它是由金属Zn2 与对苯二甲酸在DMF中反应得到的。

在该晶体结构中,4个金属Zn2 首先与O2配位形成Zn4O结构单元,然后每个Zn4O结构单元与8个对苯二甲酸的梭基配位形成了具有立方体a-Po拓扑的多孔结构,该材料的孔隙直径大约为0.8 nm,而比表面高达2900 m2/g。

1.2 MOFs分类按配体类型可分为含氮杂环有机配体MOFs、含羧基有机配体MOFs、含氮杂环与羧酸混合配体MOFs、两种羧酸混合配体MOFs[13]。

1.3 MOFs的应用由于MOFs材料可以通过变换金属离子与不同的有机配体进行配位,进而设计合成出不同孔径、不同结构的多孔材料,使得这种材料与传统的无机多孔材料(无机沸石、多孔碳等)相比,具有比表面积大、材料密度低、以及结构可设计性和孔隙可裁剪性等优点[2]。

这些最显著的优势在于通过修饰有机配体可以对孔道表面性质等进行调控,达到增加对特定吸附质吸附亲和力的目的。

所以,MOFs材料在吸附分离领域具有良好的发展前景,有望成为最经济有效的气体吸附分离材料。

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