一种棒状ZIF-8材料及其制备方法和应用技术

一种棒状ZIF‑8材料及其制备方法和应用，它涉及一种ZIF‑8材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的目的是要解决现有方法制备的ZIF‑8材料对重金属的吸附量低的问题。一种棒状ZIF‑8材料由2‑甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2‑甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～45％的甲醇溶液为溶剂。方法：一、制备硝酸锌溶液；二、向硝酸锌溶液中加入2‑甲基咪唑和质量分数为35％～45％的甲醇溶液，再搅拌反应，再离心、清洗和干燥，得到棒状ZIF‑8材料。本发明专利技术适用于制备棒状ZIF‑8材料。

【技术实现步骤摘要】
一种棒状ZIF-8材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种ZIF-8材料及其制备方法和应用。
技术介绍
重金属离子与有机污染物不同，其不能生物降解，而且容易在生物体中积累。大多数离子被认为是有毒的或致癌的，因此对人类的生命和健康构成了威胁。目前，由于金属电镀设施、采矿作业、肥料工业、电池、造纸工业和农药等行业的快速发展，大量重金属离子在废水中广泛存在，这不仅危害到环境生态系统，也危害人类的健康。重金属的处理由于其在环境中持久性而引起特别关注，这也对曾经被入侵的地下水系统造成了永久性的损害。近年来以金属有机骨架(Metalorganicframeworks，MOFs)为重金属吸附剂的研究正在开展。沸石咪唑酯骨架结构(ZeoliticImidazolateFrameworks，ZIFs)材料是一类近年来研究较多的金属有机骨架材料，通过四配位的过渡金属(如Co、Zn)与咪唑类配体(如2-甲基咪唑、苯并咪唑)相连形成具有类沸石结构的四面体配位聚合物。其具有高比表面积、多孔性、骨架结构可调等突出优点，在气体存储和分离、多相催化、分子识别和传感等方面存在极大的应用潜力。ZIF-8是ZIFs材料中最具有代表性的一种，具有较高的比表面积，较好的化学稳定性和热稳定性。ZIF-8载体合成方法简便高效，反应条件温和，但只表现出有限的吸附效果。近年来以ZIF-8为吸附剂的研究正在开展。例如，YujieZhang等人以高效率为目标合成ZIF-8达到水溶液中去除铜离子的目的，最大吸附量为800mg/g。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有方法制备的ZIF-8材料对重金属的吸附量低的问题，而提供一种棒状ZIF-8材料及其制备方法和应用。一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～45％的甲醇溶液为溶剂。进一步的一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～40％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～40％的甲醇溶液为溶剂。进一步的一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为40％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为40％～45％的甲醇溶液为溶剂。一种棒状ZIF-8材料的制备方法，是按以下步骤完成的：一、将六水合硝酸锌溶解到质量分数为35％～45％的甲醇溶液中，得到硝酸锌溶液；步骤一中所述的六水合硝酸锌的质量与质量分数为35％～45％的甲醇溶液的体积比为0.4g:(9mL～10mL)；二、向硝酸锌溶液中加入2-甲基咪唑和质量分数为35％～45％的甲醇溶液，再在搅拌速度为300r/min～500r/min下搅拌反应20min～40min，再在离心速度为8000r/min～10000r/min下离心5min～10min，再去除上清液，得到离心后的沉淀物质；使用甲醇对离心后的沉淀物质清洗3次～5次，再将清洗后的沉淀物质在温度为50℃～70℃下真空干燥12h～24h，得到棒状ZIF-8材料；步骤二中所述的2-甲基咪唑的质量与硝酸锌溶液的体积比为0.5g:(9mL～11mL)；步骤二中所述的质量分数为35％～45％的甲醇溶液与硝酸锌溶液的体积比为(15～17):(9～11)。进一步的步骤一中所述的六水合硝酸锌的质量与质量分数为35％～45％的甲醇溶液的体积比为0.4g:(9.2mL～9.6mL)。进一步的步骤二中所述的2-甲基咪唑的质量与硝酸锌溶液的体积比为0.5g:(9.5mL～10mL)。进一步的步骤二中所述的质量分数为35％～45％的甲醇溶液与硝酸锌溶液的体积比为(15～16):(9.5～10)。进一步的步骤二中向硝酸锌溶液中加入2-甲基咪唑和质量分数为35％～40％的甲醇溶液，再在搅拌速度为400r/min下搅拌反应20min～30min，再在离心速度为8000r/min～9000r/min下离心5min～8min，再去除上清液，得到离心后的沉淀物质；使用甲醇对离心后的沉淀物质清洗3次～4次，再将清洗后的沉淀物质在温度为50℃～60℃下真空干燥12h～24h，得到棒状ZIF-8材料。一种棒状ZIF-8材料用于吸附重金属离子，对重金属离子的吸附量为1164mg/g～1181mg/g。进一步的所述的重金属离子为Cu2+或Pb2+。本专利技术的优点：一、本专利技术制备的ZIF-8材料为棒状，表现出更多的功能因子，可显著增强对重金属的吸附能力，对Cu2+的吸附量为1164mg/g～1181mg/g；二、本专利技术制备的棒状ZIF-8材料的粒径为140nm～146.5nm；三、本专利技术合成方法简单，效果明显，以2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～45％的甲醇溶液为溶剂可制备出棒状的ZIF-8材料；改变甲醇溶剂中甲醇的比例，可以导致ZIF-8材料的结构和形貌发生改变，ZIF-8材料的形貌可呈现出八面体、六面体、棒状、层状或叶形变化。本专利技术适用于制备棒状ZIF-8材料。附图说明图1为实施例一制备的棒状ZIF-8材料的低倍SEM图；图2为实施例一制备的棒状ZIF-8材料的高倍SEM图；图3为BET图；图4为XRD图，图中1为ZIF-8的标注XRD曲线，2为实施例一制备的棒状ZIF-8材料的XRD曲线，3为对比实施例一制备的六面体状的ZIF-8材料的XRD曲线，4为对比实施例二制备的凹八面体状的ZIF-8材料的XRD曲线，5为对比实施例四制备的凹八面体状的ZIF-8材料的XRD曲线，6为对比实施例六制备的八面体状的ZIF-8材料的XRD曲线；图5为ZIF-8材料对重金属的吸附能力图，图中1为实施例一制备的棒状ZIF-8材料，2为对比实施例一制备的六面体状的ZIF-8材料，3为对比实施例二制备的凹八面体状的ZIF-8材料，4为对比实施例三制备的凹八面体状的ZIF-8材料，5为对比实施例四制备的凹八面体状的ZIF-8材料，6为对比实施例五制备的凹八面体状的ZIF-8材料，7为对比实施例六制备的八面体状的ZIF-8材料；图6为对比实施例一制备的六面体状ZIF-8材料的低倍SEM图；图7为对比实施例四制备的凹八面体ZIF-8材料的低倍SEM图；图8为对比实施例六制备的八面体ZIF-8材料的低倍SEM图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式是一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～45％的甲醇溶液为溶剂。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～40％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～40％的甲醇溶液为溶剂。其它步骤与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为40％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棒状ZIF‑8材料，其特征在于一种棒状ZIF‑8材料由2‑甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2‑甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～45％的甲醇溶液为溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种棒状ZIF-8材料，其特征在于一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～45％的甲醇溶液为溶剂。2.根据权利要求1所述的一种棒状ZIF-8材料，其特征在于一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为35％～40％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为35％～40％的甲醇溶液为溶剂。3.根据权利要求1所述的一种棒状ZIF-8材料，其特征在于一种棒状ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和质量分数为40％～45％的甲醇溶液制备而成，其中2-甲基咪唑为有机配体，六水合硝酸锌为无机框架，质量分数为40％～45％的甲醇溶液为溶剂。4.如权利要求1所述的一种棒状ZIF-8材料的制备方法，其特征在于一种棒状ZIF-8材料的制备方法是按以下步骤完成的：一、将六水合硝酸锌溶解到质量分数为35％～45％的甲醇溶液中，得到硝酸锌溶液；步骤一中所述的六水合硝酸锌的质量与质量分数为35％～45％的甲醇溶液的体积比为0.4g:(9mL～10mL)；二、向硝酸锌溶液中加入2-甲基咪唑和质量分数为35％～45％的甲醇溶液，再在搅拌速度为300r/min～500r/min下搅拌反应20min～40min，再在离心速度为8000r/min～10000r/min下离心5min～10min，再去除上清液，得到离心后的沉淀物质；使用甲醇对离心后的沉淀物质清洗3次～5次，再将清洗后的沉淀物质在温度为50℃～70℃下真空干燥12h～24h，得到棒状ZIF-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建龙，杨程元，张文涛，刘鑫楠，李思杭，任新艺，陈心雨，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61