锌盐种类对ZIF-8尺寸的影响

学术   2024-10-14 09:57   北京  

金属-有机框架(MOFs)是一种新型的微孔无机-有机杂化材料,具有可调的结构、低密度和超高的表面积。因此,这些材料在催化、储氢、和二氧化碳吸附等方面具有潜在的应用前景。在MOFs中,所谓的沸石咪唑酸盐框架(ZIFs)引起相当多的关注。金属原子如Zn2+通过与咪唑配体(Im-)通过N原子连接形成框架。每个Zn2+原子连接四个咪唑单元类似于沸石中的二氧化硅四面体,类似Si-O-Si键角(145°)。

ZIF-8 (Zn(mim)2,mim=2-甲基咪唑)是最具代表性的ZIF材料,其中ZnN4四面体通过咪唑连接形成直径11.6A的笼。ZIF-8具有高热稳定性(550°C),大表面积(BET:1630-1700m2/g)和对各种溶剂的高化学抗性。所有这些特性在MOFs中都很突出,使ZIF-8成为许多工业应用的理想候选材料。ZIF-8晶体的形貌和尺寸的变化是非常重要的,因为这些参数可以显著地影响ZIF-8的功能性能和性能。

在相同浓度的锌盐条件下,锌盐在生长溶液中的反应性对反应1h后产生的ZIF-8颗粒的大小和形态有显著影响。用Zn(acac)2、Zn(NO3)2、硫酸锌或Zn(ClO4)2等活性锌盐合成的ZIF-8尺寸在50-200nm之间。使用氯化锌、Zn(OAc)2或碘化锌合成的ZIF-8的尺寸在350-650nm之间。粒径的变化导致了吸附性能的显著变化。由Zn(NO3)2制备的小晶体具有高的比表面积和好的催化活性。


XRD

SEM

(a) Zn(acac)2, (b) Zn(NO3)2,(c) ZnSO4, (d) Zn(ClO4)2, (e) Zn(OAc)2, (f) ZnCl2, (g) ZnI2, and (h) ZnBr2.

TEM

(a) Zn(acac)2, (b) Zn(NO3)2,(c) ZnSO4, (d) Zn(ClO4)2, (e) Zn(OAc)2, (f) ZnCl2, (g) ZnI2, and (h) ZnBr2.

ZIF-8合成中的形态学变化

BET

(a) Zn(NO3)2, (b) Zn(OAc)2, and (c) ZnBr2

应用:4-溴苯甲醛与丙丁腈的催化反应



参考文献:CrystEngComm, 2014, 16, 4493–4500

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