纳米级沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料的可控合成及表征

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沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是一种分子结构可设计的新型多孔材料,具有类似于沸石的独特结构以及稳定的物理化学性质。纳米级ZIFs材料在选择性分离、催化、非线性光学、药物输送等方面拥有巨大应用潜力。本文首先采用常规溶剂法室温下合成两种具有代表性的ZIFs材料,即ZIF-8和ZIF-67,并进行了PXRD、SEM、TG、BET吸附等性质表征。在水相合成的ZIFs晶体平均粒径较大且分布不均匀(ZIF-8粒径120±61 nm),在甲醇中合成的ZIFs晶体平均粒径较小且分布较均匀(ZIF-8粒径55.4±7.3 nm),利用甲醇法合成的ZIFs材料比水相法具有更大的BET比表面积和微孔体积。论文进一步采用反相微乳液法合成ZIF-8和ZIF-67晶体,TEM表征显示微乳液法可使ZIFs粒径大幅下降且分布较窄(ZIF-8粒径2.3±0.4 nm,ZIF-67粒径2.7±0.5 nm);比表面积和微孔体积与甲醇合成相当。DLS表征揭示ZIFs晶体尺寸小于微液滴尺寸,表明微液滴可以限制ZIFs晶体的生长和聚合。研究还表明提高W值([H2O]与[CTAB]摩尔比)可使微液滴直径增加;当W值从10提高至20时,ZIFs晶体粒径从1.7 nm增加至3.1 nm,进一步提高W值至30可使晶体从球形变为线形;尽管提高反应物浓度可以达到类似结果,但效果不如调节W值明显;改变反应时间对ZIF尺寸影响最小。
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