CN114632496A - 一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法。该方法具体为：将沸石咪唑酯骨架材料按一定比例放于一定温度的质子性溶剂蒸气气氛中处理若干时间得到晶格转变后的材料，再将晶格转变后的材料按一定比例放于一定温度的非质子性溶剂蒸气气氛中处理若干时间，得到晶格恢复后的材料。该方法在指导金属有机骨架材料晶格修复方面具有潜在应用。

Description

一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法
技术领域
本发明涉及一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，属于材料领域。
技术背景
沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料是一类新兴的多孔材料，具有拓扑结构丰富，比表面积大，且材料本身具有可设计、可裁剪、易功能化等特点，在吸附分离领域具有广阔应用。但在吸附分离尤其是在液体吸附分离过程中，由于易受溶剂分子(如水分子)影响，会导致ZIFs材料结构发生改变，从而严重影响吸附性能。因此，本发明提供了一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，使晶格改变后的ZIFs材料能重新恢复成原来的拓扑结构，这对改善恢复ZIFs材料的稳定性具有指导意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料的可逆晶格转变的方法。
本发明通过如下技术方法实现：
一种沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料的可逆晶格转变的方法，包括如下步骤：
(1)将沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料按一定比例放于一定温度的质子性溶剂蒸气气氛中处理若干时间，得到晶格转变后的材料。
上述ZIFs材料为ZIF-108，ZIF-8，ZIF-65，ZIF-67，ZIF-90中的一种。
上述质子性溶剂为水，甲醇，乙醇，乙胺，三乙胺中的一种。
上述处理沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料在密闭容器中进行，ZIFs材料、质子性溶剂、密闭容器的比例为1mg：(0.1～10)mL：(0.1～100)mL，优选1mg：(0.5～10)mL：(1～50)mL，更优选为1mg：1mL：3.3mL或1mg：10mL：50mL。
上述处理温度范围为25～100℃，处理时间为0.1～240h。
上述处理沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料也可由吹扫气通过吹扫质子性溶剂夹带出的气氛进行。吹扫气为Ar、He、N2中的一种，吹扫气流量为0.1～1000mL/min，吹扫时质子性溶剂温度为25～100℃，吹扫时间为0.1～240h。
(2)再将步骤(1)得到的晶格转变后的材料按一定比例放于另一种一定温度的非质子性溶剂蒸气气氛中处理若干时间，得到晶格恢复后的材料。
上述非质子性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，二甲亚砜，丙酮，苯，乙醚中的一种。
上述处理晶格转变后的材料在密闭容器中进行，晶格转变后的材料、非质子性溶剂、密闭容器的比例为1mg：(0.1～10)mL：(0.1～100)mL，优选1mg：(0.5～10)mL：(1～50)mL，更优选为1mg：1mL：3.3mL或1mg：10mL：50mL。
上述处理温度范围为25～100℃，处理时间为0.1～480h。
上述处理晶格转变后的材料也可由吹扫气通过吹扫非质子性溶剂夹带出的气氛进行。吹扫气为Ar、He、N2中的一种，吹扫气流量为0.1～1000mL/min，吹扫时非质子性溶剂温度为25～100℃，吹扫时间为0.1～480h。
本发明的效果和益处是：本发明提供了一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，使晶格改变后的ZIFs材料能重新恢复成原来的拓扑结构。本发明在指导金属有机骨架材料晶格修复方面具有潜在应用，这对于沸石咪唑酯骨架材料的结构修复具有指导意义。
附图说明
图1是按照实施例1方法对ZIF-108进行可逆晶格转变的X射线衍射图谱；
图2是按照实施例2方法对ZIF-67进行可逆晶格转变的X射线衍射图谱。
图3是按照实施例3方法对ZIF-8进行可逆晶格转变的X射线衍射图谱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施做进一步说明，但本发明的实施方法不限于此。
实施例1ZIF-108的可逆晶格转变
将300mL去离子水倒入1L的肖特瓶中，取具有sod拓扑结构的ZIF-108(制备方法参考Yujie Ban,Yi Liu,Yuan Peng,HuaJin,WenmeiJiao,Xinlei Liu,WeishenYang,Chem.Eur.J.20(2014)11402-11409.)300mg放于肖特瓶内支架上，避免与水溶液接触。将密封好的肖特瓶放入60℃恒温箱，让水蒸气与ZIF-108反应24h，ZIF-108的晶格发生转变，成为dia拓扑结构。
将300mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)倒入1L的肖特瓶中，将上述dia晶相的ZIF-108300mg放于肖特瓶内支架上，避免与DMF溶液接触。将密封好的肖特瓶放入60℃恒温箱，让DMF蒸气与dia相的ZIF-108反应48h，dia相的ZIF-108的晶格发生转变，重新恢复成sod的拓扑结构的ZIF-108。
图1是按照本实施例的方法对ZIF-108进行可逆晶格转变的X射线衍射图谱。
实施例2ZIF-67的可逆晶格转变
将300mL甲醇倒入1.5L的肖特瓶中，取具有sod拓扑结构的ZIF-90(制备方法参考Dan Hua,Yee Kang Ong,Yan Wang,Tingxu Yang,Tai-Shung Chung,J.Membr.Sci.453(2014)155-167.)30mg放于肖特瓶内支架上，避免与甲醇溶液接触。将密封好的肖特瓶放入25℃恒温箱，让甲醇蒸气与ZIF-67反应240h，ZIF-67的晶格发生转变，成为dia拓扑结构。
将300mL N,N-二甲基乙酰胺(DMA)倒入1.5L的肖特瓶中，将上述dia晶相的ZIF-6730mg放于肖特瓶内支架上，避免与DMA溶液接触。将密封好的肖特瓶放入95℃恒温箱中，，让DMA蒸气与dia相的ZIF-67反应480h，dia相的ZIF-67的晶格发生转变，重新恢复成sod的拓扑结构。
图2是按照本实施例的方法对ZIF-67进行可逆晶格转变的X射线衍射图谱。
实施例3ZIF-8的可逆晶格转变
将300mL去离子水倒入1L的肖特瓶中，将肖特瓶放于75℃油浴锅中维持恒温，取具有sod拓扑结构的ZIF-8(制备方法参考Janosch Cravillon,Simon Münzer,Sven-JareLohmeier,Armin Feldhoff,Klaus Huber,Michael Wiebcke,Chem.Mater.21(2009)1410-1412.)300mg擦涂于2cm*5cm的长方形多孔泡沫镍网上(厚度0.5mm，孔径0.7mm，昆山绿创电子科技有限公司)并固定于支架上，支架位于肖特瓶上方，用400mL/min N2通入肖特瓶中吹扫75℃的水，将水蒸气导向载有ZIF-8的泡沫镍网处理120h,ZIF-18的晶格发生转变，成为dia拓扑结构。
将300mL苯倒入1L的肖特瓶中，将肖特瓶放于75℃油浴锅中维持恒温，将上述dia晶相的ZIF-8 300mg擦涂于2cm*5cm的长方形多孔泡沫镍网上(孔径0.7mm，厚度0.5mm，昆山绿创电子科技有限公司)并固定于支架上，支架位于肖特瓶上方，用400mL/min N2通入肖特瓶中吹扫75℃的苯，让苯蒸气与dia相的ZIF-8反应360h，dia相的ZIF-8的晶格发生转变，重新恢复成sod的拓扑结构的ZIF-8。
图3是按照本实施例的方法对ZIF-8进行可逆晶格转变的X射线衍射图谱。
表1实施例1-3中不同溶剂蒸气处理前后吸附材料对水蒸气的吸附量
Figure BDA0002838759640000061

Claims (10)

1.一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将沸石咪唑酯骨架材料放于质子性溶剂蒸气气氛中进行处理，得到晶格转变后的材料；
(2)将步骤(1)得到的晶格转变后的材料放于非质子性溶剂蒸气气氛中进行处理，得到晶格恢复后的材料。
2.如权利要求1所述的一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，沸石咪唑酯骨架材料为ZIF-108，ZIF-8，ZIF-65，ZIF-67，ZIF-90中的一种。
3.如权利要求1所述的一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，质子性溶剂为水，甲醇，乙醇，乙胺，三乙胺中的一种。
4.如权利要求1所述的一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，非质子性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，二甲亚砜，丙酮，苯，乙醚中的一种。
5.如权利要求1所述的一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于：所述步骤(1)中处理沸石咪唑酯骨架材料在密闭容器中进行，沸石咪唑酯骨架材料、质子性溶剂、密闭容器的比例为1mg：0.1～10mL：0.1～100mL，优选1mg：0.5～10mL：1～50mL，更优选1mg：1.0mL：3.3mL或1mg：10mL：50mL。
6.如权利要求1所述的一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，处理温度为25～100℃；处理时间为0.1～240h。
7.如权利要求1所述的一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于：所述步骤(1)中质子性溶剂蒸气气氛由吹扫气吹扫夹带生成，吹扫气为Ar、He、N2中的一种，吹扫气流量为0.1～1000mL/min，吹扫时质子性溶剂温度为25～100℃，吹扫时间为0.1～240h。
8.如权利要求1所述的一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于：所述步骤(2)中处理晶格转变后的材料在密闭容器中进行，晶格转变后的材料、非质子性溶剂、密闭容器的比例为1mg：0.1～10mL：0.1～100mL，优选1mg：0.5～10mL：1～50mL，更优选1mg：1.0mL：3.3mL或1mg：10mL：50mL。
9.如权利要求1所述的一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，处理温度为25～100℃，处理时间为0.1～480h。
10.如权利要求1所述的一种沸石咪唑酯骨架材料的可逆晶格转变的方法，其特征在于：所述步骤(2)中非质子性溶剂蒸气气氛由吹扫气吹扫夹带生成，吹扫气为Ar、He、N2中的一种，吹扫气流量为0.1～1000mL/min，吹扫时非质子性溶剂温度为25～100℃，吹扫时间为0.1～480h。
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