ZIF-67在某些方面具有ZIF-8所没有的其他性能,比如在对CO2的捕捉方面具有极大的优势[16],是一种在吸附CO2领域极具前途的材料。至今对ZIF-67的研究人数相对ZIF-8来说少得多,对ZIF-67的研究得不如ZIF-8充分,也许在不久的将来,ZIF-67会有更多的用途。

4负载有磁性粒子的ZIF材料

在制备ZIF材料的同时,光考虑材料本身的性质是不够的,分散、收集、环保、成本、回收利用等方面也十分重要,这涉及到所制备的材料能不能得到广泛而大规模的实际应用。就拿催化剂来说,现在很多催化剂都制成纳米级的,因为我们都知道催化剂表面积越大,反应越迅速。同时纳米催化剂可以是准均相催化剂,因为它结合了传统的均相催化和非均相催化的优点,即纳米催化剂既可以很好地分散在反应系统中,充分地与反应物接触,反应活性很高;同时又能从反应中分离出来以便再利用[11]。

但纳米催化剂要同时实现很好的分散与快速分离很困难,传统的方法如沉降和过滤已经不太适用,耗时耗力耗能。人们想到了引入磁性物质,这样就可以制备磁性可分离的纳米催化剂了。要么将磁性粒子紧紧地固定在催化剂表面,要么直接嵌入催化剂。

所报道的磁性纳米复合物有合金的(如CoPt)、核壳结构的(如Fe3O4@ZIF-8)、磁性粒子镶在二氧化硅上的、磁性粒子装入介孔立方体里的、多核磁性粒子和磁性粒子/二氧化硅纳米的复合物。一般都选用铁磁性,有金属的(Fe、Co、Ni),合金的(FeNi、FeCu、FeCo、FePt),金属氧化物的(FeO、Fe2O3、Fe3O4),铁酸盐的(NiFe2O4、CoFe2O4、MnFe2O4、ZnFe2O4)。其中磁性氧化物用得最多,因为在空气中化学稳定性好,并且易于制备,在铁的三种氧化物中Fe3O4用得最多。利用Fe3O4来实现分离和收集具有很多优点,第一,Fe3O4本身来源广,易于获得价格便宜;第二,可以高效地回收催化剂而几乎没有浪费,为反应节约了成本;第三,Fe3O4是强磁性物质,在外磁场作用下的回应非常迅速,通常仅仅几秒就可以收集起来。因此,Fe3O4非常实用,在各个领域得到了广泛的应用。

5 ZIF材料通常的制备方法

制备ZIF材料一般采用溶剂热法[8],即将有机溶剂(如甲醇等)加入到Zn或者Co的硝酸盐或乙酸盐与咪唑或咪唑衍生物配体的混合物中,然后将混合体系一起放入带有聚四氟乙烯或者玻璃衬里的不锈钢反应釜或玻璃试管等一些密闭容器中,加热到一定温度,在自生压力下反应24到48h,即可得到相应的ZIF材料。

制备ZIF晶体最常用的方法溶剂热法是在高温下(>100℃)进行的。有机溶剂有甲醇,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N,N-二乙基甲酰胺(DEF),或者将两种溶剂混在一起制成混合溶剂。但是有机溶剂比较贵,并且有毒对环境有危害,合成时间还比较长,典型的合成时间从1个小时到1个月不等。近来,Pan[18]等人提出了一种新颖的方法,即在室温下水溶液中快速制备ZIF-8。这种方法不仅杜绝了有毒的有机溶剂的使用,而且降低了制备ZIF材料的成本,并且还可以快速大规模地制备,从而应用到实际生产中。

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