非极性溶剂合成ZIF-8及有机胺加入对ZIFs合成影响的研究

发布时间：2017-05-23 10:07

  本文关键词：非极性溶剂合成ZIF-8及有机胺加入对ZIFs合成影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是一类具有沸石拓扑结构的新型金属有机骨架材料(MOFs),因而具有类似于MOFs的结构与功能多样性及高比表面积的特点；同时ZIFs结构中金属离子与咪唑环中N原子配位形成的1450键角使其具有类似于沸石的高稳定性特点。ZIFs材料优良的性能,使其在许多领域如气体的吸附分离、催化、磁性等都有着广泛的应用前景。科学家们正致力于ZIFs材料的合成及性能应用研究。 本论文致力于ZIFs材料的合成及其规律研究。一方面,在极性、非极性液相下通过蒸气相法进行ZIF-8-[Zn(MIM)2]的合成研究,研究了不同液相下ZIF-8的晶化过程,同时考察了乙酸锌/2-甲基咪唑[Zn(OAc)2-2H2O/MIM]的反应摩尔比、反应温度、反应时间、反应液相量等对ZIF-8合成的影响。另一方面,探讨了在液相中加入不同有机胺对ZIFs-[Zn(IM)2]合成的影响(包括晶体形貌及物相的变化)： 1.使用非极性溶剂正庚烷作为液相,运用蒸气相合成方法,成功取代极性溶剂甲醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)制得了ZIF-8的纯相。另外,研究了一定温度(50℃,100℃)下,三种不同液相(正庚烷、甲醇、DMF)中ZIF-8的晶化过程。研究发现,在一定温度下,正庚烷作为液相Zn(OAc)2+MIM转化为ZIF-8所需时间很短,而在甲醇和DMF作为液相时Zn(OAc)2+MIM转化为ZIF-8所需时间较长。在液相正庚烷下,Zn(OAc)2+MIM转化为ZIF-8的速率要明显快于甲醇和DMF,我们认为这与非极性液相正庚烷的疏水性及较高的挥发性有关。另外,在对ZIF-8晶化过程研究中发现,ZIF-8晶化动力学过程遵循阿弗拉密方程即y=1—exp(—ktn)。 2.通过向蒸气相法合成ZIF-8的液相中加入不同量(0.1mL、0.3mL、1mL)的有机胺(三乙胺、乙二胺、正丁胺),研究了有机胺及其用量对ZIF-8合成及形貌控制方面的影响。研究发现,不同有机胺的加入不会对ZIF-8合成的物相有影响,但与单一液相为正庚烷、甲醇、DMF制得的ZIF-8晶体相比,有机胺的加入一定程度上减小了合成的ZIF-8晶体大小。另外,加入一定量乙二胺合成的ZIF-8晶体的形貌类似球形,而不再是十二面体的形貌,表明乙二胺的加入对ZIF-8晶体形貌具有调控作用。 3.研究了液相中加入不同量的不同有机胺(三乙胺、乙二胺、正丁胺)对于Zn(OAc)2·2H2O与咪唑(IM)反应的影响。研究发现：(1)向同一液相中加入不同量的同一有机胺,反应的产物物相有可能不同；(2)向同一液相中加入不同种类的有机胺,反应产物的物相也有可能不同。由此表明,有机胺的加入对于Zn(OAc)2·2H2O与IM反应的产物物相是有影响的。
【关键词】：沸石咪唑酯骨架材料 蒸气相法 正庚烷 晶化过程 形貌控制
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O621.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 文献综述10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的结构、特点及应用研究11-15
• 1.2.1 沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的结构、特点11
• 1.2.2 沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的应用研究11-15
• 1.3 沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的合成化学15-19
• 1.3.1 沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的研究发展15-18
• 1.3.2 沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的合成方法18-19
• 1.4 ZIF-8的晶化机理研究19-20
• 1.5 ZIFs材料形貌控制研究20-24
• 1.6 本课题的选题背景及研究内容24-26
• 第二章 实验部分26-30
• 2.1 实验原料26
• 2.2 材料制备26-28
• 2.2.1 非极性溶剂合成ZIF-8-[Zn(MIM)_2]26-27
• 2.2.2 有机胺加入合成ZIFs-[Zn(IM)_2]27
• 2.2.3 有机胺加入合成ZIF-8-[Zn(MIM)_2]27-28
• 2.3 材料的物化性能表征方法28-30
• 第三章 非极性溶剂合成ZIF-8-[Zn(MIM)_2]30-44
• 3.1 合成产物物相确定30-31
• 3.2 ZIF-8-[Zn(M-M)_2]晶化过程研究31-38
• 3.2.1 50℃下ZIF-8的晶化过程31-33
• 3.2.2 100℃下ZIF-8的晶化过程33-35
• 3.2.3 ZIF-8转化动力学35-38
• 3.3 反应条件对ZIF-8合成的影响38-40
• 3.3.1 液相量ZIF-8合成的影响38-39
• 3.3.2 反应物摩尔比对ZIF-8合成的影响39-40
• 3.4 ZIF-8的物化表征40-43
• 3.4.1 N_2吸附分析40-41
• 3.4.2 SEM分析41
• 3.4.3 TG分析41-42
• 3.4.4 FT-IR分析42-43
• 3.5 小结43-44
• 第四章 有机胺加入对ZIFs合成的影响44-56
• 4.1 有机胺加入对ZIF-8-[Zn(MIM)_2]合成的影响44-49
• 4.1.1 有机胺加入对ZIF-8-[Zn(MIM)_2]合成物相的影响44-47
• 4.1.2 有机胺加入对ZIF-8-[Zn(MIM)_2]产物形貌的影响47-49
• 4.2 有机胺加入对ZIFs-[Zn(IM)_2]合成的影响49-54
• 4.2.1 有机胺的加入对ZIFs-[Zn(IM)_2]合成物相的影响49-53
• 4.2.2 有机胺的加入对ZIFs-[Zn(IM)_2]产物形貌的影响53-54
• 4.3 小结54-56
• 第五章 结论56-58
• 参考文献58-66
• 致谢66-68
• 硕士期间发表论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 高志强;曹文秀;;金属有机骨架材料的合成及应用[J];广东化工;2012年05期

2 尹作娟;高翔;孙兆林;宋丽娟;张晓彤;;金属有机骨架的合成及应用[J];化学与粘合;2009年03期

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本文编号：387600