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一种花球状ZIF

花匠小妙招
2025-08-05 07:51

本发明涉及一种zif-67材料，特别涉及一种花球状zif-67材料的制备方法及其应用，属于mofs材料。

背景技术：

1、以co为中心金属、2-甲基咪唑为有机配体的金属-有机框架材料(mofs)属于沸石咪唑酯类金属-有机框架材料(简称zifs)，其可能存在两种晶体结构，分别为zif-67以及co-zif-l。二者具有比表面积大、孔结构丰富、物理和化学稳定性高、制备方法简单等优势，在有毒金属/气体吸附、光/电/热催化等领域获得了广泛应用。尤其是对于zif-67来说，其比表面积更大、孔结构更加丰富、晶体结构更加稳定，相对而言应用前景更加广阔。

2、材料的微观形貌影响其比表面积、孔道结构、表面原子结构等性质，能够对其吸附和催化性能产生显著作用，因此需要不断探索具有新颖形貌材料的制备方法。现有技术方案中，已经合成出了多种形貌的zif-67以及co-zif-l材料(包括多面体、叶片状、棒星状、纳米立方体、纳米颗粒、纳米片、微球等)，其中部分材料(如多面体zif-67、叶片状co-zif-l、棒星状co-zif-l等)已实现绿色合成，即在常温下使用水作为唯一反应溶剂，无需使用有机溶剂或添加表面活性剂。

3、然而，现有技术方案中几乎未见花球状形貌zif-67的报道。不仅如此，类似形貌的近球形zif-67的制备均需使用甲醇等有机溶剂或者添加表面活性剂，仍未实现绿色合成。例如有文献利用甲醇为有机溶剂、coso4·7h2o为钴源，制备出尺寸1μm以下的、由许多纳米粒子组成的球状zif-67(秦美茜.ce掺杂zif-67的形貌调控及oer催化性能研究[d].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2022)；还有文献通过添加三羟甲基氨基甲烷(tris)和十六烷基三甲基溴化铵(ctab)，在去离子水中制备出尺寸0.8μm左右的类球状zif-67(牛慧敏.mofs衍生co3o4的可控制备及其催化氧甲苯性能研究[d].南京:浙江工业大学,2021)。上述有机溶剂和表面活性剂的使用不仅增加了zif-67制备过程的复杂性和制备成本，且更容易造成环境污染，不符合绿色化学的理念。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种花球状zif-67材料的绿色制备方法。

2、为此，本发明所提供的花球状zif-67材料的制备方法包括：

3、将钴盐和2-甲基咪唑的混合水相悬浊液在室温下静置反应制备花球状zif-67材料；所述2-甲基咪唑与钴盐的摩尔比为(22～26)：1，2-甲基咪唑在混合水相悬浊液中的浓度为1.8～2.0mol/l。

4、所述花球状zif-67材料的制备方法还包括，反应结束后收集沉淀物，将沉淀物洗涤、干燥后得到花球状zif-67材料。

5、优选地，所述钴盐选自co(no3)2、co(no3)2的水合物、cocl2或cocl2的水合物。

6、优选地，所述静置反应时间为16～32h。

7、特别地，所述花球状zif-67材料的微观形貌为花球状颗粒，所述花球状颗粒为球状颗粒或不规则颗粒表面分布有凸起或突刺，花球状颗粒的尺寸为0.5～1.2μm。

8、本发明通过适度提高2-甲基咪唑在反应体系中的浓度并同时调控2-甲基咪唑与钴盐的摩尔比，利用简单的一步室温静置反应即可得到具有新颖形貌的花球状zif-67材料，反应过程简单，无需借助大型仪器设备，具有推广至大规模生产的前景；

9、本发明使用去离子水作为唯一的反应溶剂，无需使用任何有机溶剂或者添加表面活性剂，不易造成环境污染，符合绿色化学的理念；

10、本发明制备的花球状zif-67材料在rdx热分解反应中体现出优于常规菱形十二面体zif-67材料的催化性能，有望被用作高效的含能材料热分解反应催化剂。

技术特征：

1.一种花球状zif-67材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括：

2.如权利要求1所述的花球状zif-67材料的制备方法，其特征在于，还包括，反应结束后收集沉淀物，将沉淀物洗涤、干燥后得到花球状zif-67材料。

3.如权利要求1所述的花球状zif-67材料的制备方法，其特征在于，所述钴盐选自co(no3)2、co(no3)2的水合物、cocl2或cocl2的水合物。

4.如权利要求1所述的花球状zif-67材料的制备方法，其特征在于，所述静置反应时间为16～32h。

5.如权利要求1所述的花球状zif-67材料的制备方法，其特征在于，所述花球状zif-67材料的微观形貌为花球状颗粒，所述花球状颗粒为球状颗粒或不规则颗粒表面分布有凸起或突刺，花球状颗粒的尺寸为0.5～1.2μm。

6.权利要求1所述方法制备的花球状zif-67材料在催化rdx热分解反应中的应用。

技术总结
本发明公开了一种花球状ZIF‑67材料的制备方法及其应用。所述方法包括将钴盐和2‑甲基咪唑的混合水相悬浊液在室温下静置反应制备花球状ZIF‑67材料；所述2‑甲基咪唑与钴盐的摩尔比为(22～26)：1，2‑甲基咪唑在混合水相悬浊液中的浓度为1.8～2.0mol/L。本发明通过适度提高2‑甲基咪唑在反应体系中的浓度以及调控2‑甲基咪唑与钴盐的摩尔比，利用简单的一步室温静置反应即可得到具有新颖形貌的花球状ZIF‑67材料，且使用去离子水作为唯一的反应溶剂，无需使用任何有机溶剂或者添加表面活性剂，不易造成环境污染，符合绿色化学的理念。本发明制备的花球状ZIF‑67材料在RDX热分解反应中体现出优越的催化性能。

技术研发人员：任家桐,崔鹏腾,杨伟涛,胡睿,李达,周敬,许灿啟,石先锐,高宇晨
受保护的技术使用者：西安近代化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27