毕业论文课题相关文献综述
金属-有机骨架化合物（MOFs，也称为多孔配位聚合物或PCPs）是一类新兴的多孔材料，是由含金属的节点（也称为次级建筑单元或SBUs）和有机连接体构成的具有规则孔道结构的有机-无机杂化纳米多孔材料 [1,2,5]。该材料一般都是有两部分组成，即有机配位体和金属中心[3]，分别作为支柱和结点的作用，因此可按组分单元和在合成方面的不同将MOFs材料分为以下几大类：
（1）网状金属和有机骨架材料（IRMOFs）；
（2）类沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）；
（3）莱瓦希尔骨架材料（MILs）；
（4）孔、通道式骨架材料（PCNs）
上述不同类型的MOFs材料只需改变其中结构或其中一个元素就可以互相转化。由于MOFs是材料中的有机配体与金属离子可以选择，有机连接配体可以与四价金属离子在内的大多数过渡金属元素相结合，因此可以合成许多新的MOFs材料。与沸石分子筛等无机多孔材料相比，MOFs 具有孔隙率高、比表面积大且结构可调控等优点，因而成为新材料领域的研究热点与前沿之一，在化学化工领域得到许多应用，例如气体贮存、分子分离、催化、药物缓释等方面。
沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIFs）作为MOFs材料的一个类型，一般是由金属Zn或Co离子与咪唑基有机配体通过N原子桥联构成的四面体，两者形成的四面体结构单元再与 相邻的金属或有机配体相连，最终形成三维骨架结构。目前合成拓扑结构的ZIFs材料有：ANA、BCT、DFT、GIS、GME、LTA、MER、RHO及SOD 等。ZIFs 材料不仅展现出了无机沸石的高稳定性，还可以通过调节金属离子与有机配体获得不同的结构和功能；其不仅展现出了 MOFs 材料的优点，而且在热稳定性（达到 550℃）和化学稳定性（耐热碱和有机溶剂等）方面与 MOFs 材料相比有了很大的提升。目前，类沸石咪唑酯骨架材料主要有以下几种合成方法，即溶剂热合成法、胶体化学合成法、水热合成法、液相扩散合成法、超声合成法、微波合成法等。其中最为常用的是胶体化学合成法和溶剂热合成法[7]。
ZIF-8[9]是ZIFs 材料（如图1）中最具有代表性的一种，ZIF-8首先由陈小明课题组合成并命名为 MAF-4，后经Yaghi课题组进一步系统研究并正式命名为ZIF-8。ZIF-8骨架结构由金属Zn离子与甲基咪唑酯（HmIm）中的N原子相连形成的ZnN4四面体结构单元构成，拓扑结构与方钠石（sodalite，SOD）类似，每个单元晶胞包含2个SOD笼,SOD笼直径为1.16nm，每个SOD笼通过6个Zn原子组成的六元环笼口相连，六元环笼口直径为0.34nm，其比表面积可达1400m2g-1，热稳定性可达 420 ℃。ZIF-8是目前研究最为广泛的一类ZIFs材料，对其应用研究已涉及气体吸附[13]、分离、储氢和催化[14]等多个领域。在催化应用方面，ZIF-8 因其所具有的独特孔道结构、高的热稳定性、表面积及表面酸碱性能等特点，在作为非均相催化剂和催化剂载体方面显示出一定潜在的优越性。Brcia 等和Peralta等分别在小型固定床吸附器上，研究了MOF-1和ZIF-8等金属-有机骨架结构对正己烷和具有不同支链的异构烷烃构成的二元混合物体系的选择性吸附分离效果。 Zhang 等则研究了 ZIF-8 对正戊烷/异戊烷的吸附分离性能。
ZIF-8 通常可通过下列3种研究较多且较为成熟的方法进行合成，即：将2-甲基咪唑和硝酸锌置于甲醇溶液中于室温下进行合成；将2-甲基咪唑和氢氧化锌置于甲醇和氨水的混合溶液中于室温下进行合成；将 2-甲基咪唑和硝酸锌置于DMF中进行溶剂热合成[11]。结果表明，采用这3种不同的合成方法均可成功制备出ZIF-8，所合成的ZIF-8的形貌基本一致，但其晶粒大小和酸碱性能有较大区别，同ZIF-8（NH4OH）和ZIF-8（DMF）相比，ZIF-8（MeOH）晶粒分布集中、平均粒径较小且具有较大的外比表面积和较多的酸碱位。还有一种可简便生产ZIF-8的方法，通过反应扩散框架（RDF）合成，即在室温下将外部溶液以相对较高浓度的2-甲基咪唑连接物（HmIm）扩散到含有金属离子（锌（II）和/或钴（II））的琼脂凝胶基质中。
ZIF-8的性质与许多因素有关，例如反应时间、溶剂、锌盐、摩尔比和添加剂。 Zhu和Venna等人研究了在甲醇溶液中没有任何添加剂的情况下反应时间对晶体生长的影响。Eugenia等探索了溶剂对合成过程和ZIF-8纳米晶体特性的影响。 Schejn等报告了锌源对室温下甲醇中ZIF-8的形态和大小的影响。 Jian等系统地研究了锌源、HmIm浓度、HmIm / Zn摩尔比和水含量对室温下ZIF-8的形貌、粒径和结晶度的影响[4]。
