沸石类咪唑骨架材料吸附分离天然气的分子模拟

采用巨正则蒙特卡洛方法研究C2H6,CO2和CH4三种气体在两种沸石类咪唑骨架材料(ZIF)—–ZIF-2和ZIF-71中的吸附与分离性能.考察了C2H6,CO2和CH4三种气体在ZIF-2和ZIF-71中的单组分吸附等温线、吸附热;C2H6-CH4,CO2-CH4与C2H6-CO2等摩尔二元混合物的分离;以及C2H6-CO2-CH4三元体系的分离性能.研究结果表明:低压下不同气体的吸附量大小与其吸附热关系紧密;而高压下因有限的孔空间,尺寸较小的气体分子吸附量增长趋向更快;多组分吸附分离中,低压下能量效应通常占据主导,ZIF优先吸附作用力较强的组分;高压下堆积效应影响显著,ZIF会优先吸附尺寸较小的组分.ZIF-2和ZIF-71对这3种二元体系的分离性能良好.对于三元混合物吸附分离,在常温下3000—4000 kPa范围内,ZIF-2具有良好的天然气净化性能,可有效地分离出天然气中的C2H6和CO2.

类沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)的研究进展

类沸石咪唑酯骨架化合物(zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs)是一种新型的MOFs材料,ZIFs是将咪唑环上的N原子络合到二价过渡金属离子上而形成的一种具有沸石拓扑结构的多孔晶体材料,通过调变配体或配体间的相互作用就可以形成不同结构的ZIFs。ZIFs的合成方法包括溶剂热法、水热法、液相扩散法、胶体化学法、微波合成法和超声法等,本文综述了ZIFs材料的多种优异性能,介绍了近些年来ZIFs材料在选择性气体吸附/分离、催化反应、光学、磁性材料及其他方面的应用。最后对合成新型的ZIFs材料,并将该ZIFs材料应用在电子设备、能源利用以及环境保护等方面进行了展望。

类沸石咪唑骨架ZIF-8复合材料的研究进展

类沸石咪唑骨架(ZIF-8)材料具有比表面积大、孔道结构规则、水热和化学稳定性好、修饰方便及合成简单等优点。近年来,以ZIF-8为组分的复合材料如ZIF-8核壳粒子和ZIF-8膜等材料的设计、制备及应用研究受到了广泛关注。简要介绍了国内外关于ZIF-8基复合材料的研究进展。

离子液体修饰的磁性类沸石咪唑酯骨架材料在藻毒素分析中的应用

采用基于离子液体修饰的类沸石咪唑酯磁性复合纳米材料(IL@M/ZIF-8)的磁性固相萃取(MSPE)前处理技术,结合超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱法(UPLC-MS/MS)测定环境水体中痕量微囊藻毒素MC-RR和MC-LR的浓度水平。以扫描电镜和透射电镜对合成材料进行表征,并对UPLC-MS/MS条件和MSPE技术中吸附剂用量、水样pH值、洗脱溶剂的种类、振荡时间等参数进行优化。在最佳条件下,MC-RR和MC-LR分别在0.01~5μg/L和0.05~5μg/L浓度范围内呈良好线性,线性系数(r)分别为0.9995、0.9993,检出限分别为1.98、3.94ng/L,定量下限分别为6.52、12.98ng/L。将该方法应用于实际水样的测定,加标回收率为88.5%~108%,相对标准偏差为1.5%~7.2%。该方法操作简单,灵敏度高,可用于水样中痕量微囊藻毒素的检测。

类沸石咪唑酯骨架材料-8的形貌调控及其催化制氢性能

类沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8)是一种具有较大比表面积和较强稳定性的多孔材料,被广泛应用在气体存储分离、催化等领域。该工作报道了不同实验条件如Zn^(2+)/2-甲基咪唑的物质的量比、表面活性剂用量和不同的反应溶剂对ZIF-8形貌和尺寸的影响,其中Zn^(2+)/2-甲基咪唑配比是影响形貌及尺寸的关键因素。通过扫描电子显微镜(SEM)、BET、和X射线衍射(XRD)对合成制备的ZIF-8纳米粒子进行表征,发现调变投料比可将样品粒径从1500 nm逐渐减小至850~250 nm,形貌由截角立方体转变为截角十二面体,最终变为十二面体。其中粒径为250 nm的ZIF-8纳米粒子比表面积为1730 m^(2)/g,孔径和孔容分别为1.5 nm和0.6 cm^(3)/g,由此可知该粒径ZIF-8具备非常优异的载体特性,故进一步采用浸渍法,以硼氨为还原剂,在该尺寸ZIF-8纳米粒子上原位负载贵金属/金属纳米粒子,并对其进行组分优化。所设计合成的催化剂ZIF-8/Pt_(0.002)@Ni_(0.2)在催化氨硼烷制氢实验中表现出卓越的性能,60 s即可催化氨硼烷完全放氢。

沸石咪唑酯骨架(ZIFs)的制备及性能研究进展

叙述了几种常用制备沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)材料的方法,并对各种方法进行深度分析。还对其各项性能进行了阐述,其优异的吸附性、稳定性、催化性与摩擦性能在气体吸附与分离,废水治理,化学传感器制作,光催化领域及润滑等方面应用十分具有前景。

类沸石咪唑酯骨架(ZIFs)及其复合物在药物递送系统中的应用

金属有机骨架材料(metal organic frameworks,MOFs)是一类无机化合物;类沸石咪唑酯骨架结构材料(zeolitic imidazolateframeworks,ZIFs)作为其亚簇,具有孔径大、稳定性好、比表面积大、生物相容性好等优点。ZIFs的特殊结构性质使其具有作为药物载体的潜力,如可装载抗肿瘤药物达到肿瘤部位并响应微环境特点进行释药等。本文综述了ZIFs及其复合物在药物递送方面,特别是抗肿瘤药方面的应用原理及其前景。

类沸石咪唑酯骨架ZIF-L/PVA复合薄膜的制备与性能

类沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)因具有独特的结构和功能,使得利用ZIFs增强改性高分子材料的性能,制备新型功能复合材料,日益受到人们的重视。为研究ZIFs对聚乙烯醇(PVA)的增强改性作用,本研究以类沸石咪唑酯骨架ZIF-L为增强剂,采用溶液流延法制备了系列类沸石咪唑酯骨架ZIF-L/PVA复合薄膜,并对复合薄膜的结构、光学性能、力学性能、颜色、阻隔性能及热稳定性进行了表征。结果表明:ZIF-L的加入增强了复合薄膜的抗紫外性能;随着ZIF-L含量的增加,复合薄膜拉伸强度先增大后降低,水蒸气透过率及最大热分解温度先降低后升高,氧气透过量逐渐增大。当ZIF-L的质量分数为1wt%时,拉伸强度可提高约15%,水蒸气透过率降低1.8%,ZIF-L对PVA具有明显的增强作用,复合薄膜的综合性能较好;当ZIF-L的质量分数大于5wt%时,复合薄膜的最大热分解温度开始升高,最高可达297.84℃。制备的ZIF-L增强改性PVA复合材料为新型功能性包装复合薄膜的开发应用提供了有益借鉴。

ZIF-67和ZIF-8对酸性红151的吸附脱色性能研究

研究了具有SOD拓扑结构的ZIF-67和ZIF-8两种类沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)对酸性红151(AR151)染料废水的吸附脱色作用,对影响实验因素的初始浓度和接触时间进行了探讨。结果表明:ZIF-67和ZIF-8吸附剂对AR151的吸附较好地符合Langmuir吸附等温线,并且两者对AR151的最大吸附容量分别为72.44mg/g和57.80mg/g。吸附过程的机理可能是由于不饱和骨架金属Co(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)与染料分子中-SO3-之间的静电引力所造成。

pH和近红外光双响应的包裹二硫化钼纳米片和阿霉素的金属-有机框架ZIF-8用于肿瘤化学/光热协同治疗

利用金属-有机框架材料ZIF-8包裹二硫化钼(MoS 2)纳米片和阿霉素(DOX)构建一种可通过酸性pH和近红外(NIR)光双触发的肿瘤化学/光热协同治疗体系。首先,通过水热反应和超声处理制备粒径为~100 nm、厚度为0.3~1.4 nm的MoS 2纳米片。然后,通过一步法将可酸降解的金属-有机框架ZIF-8包裹在所制备的MoS 2纳米片上,并同时装载抗肿瘤药物DOX,形成装载DOX的ZIF-8包裹MoS 2纳米复合物(DOX/MoS 2@ZIF-8)。将该纳米复合物应用到肿瘤细胞的化学/光热协同治疗:当处于酸性条件(例如:溶酶体中pH大约为5)和NIR激光(780 nm,2.1 W/cm 2)照射的情况下,DOX/MoS 2@ZIF-8纳米复合物上包裹的ZIF-8金属-有机框架会发生酸降解,释放出所包裹的DOX,细胞质中的DOX可以进入细胞核中诱导细胞凋亡;同时,MoS 2纳米片能够将光能转换为热能,光致高温同样能诱导细胞凋亡,因此,化学/光热协同肿瘤治疗得以实现。细胞存活率试验证明:该DOX/MoS 2@ZIF-8纳米复合物在SMMC-7721细胞上表现出良好的化学/光热协同治疗作用,能够对肿瘤细胞进行高效地杀伤。

皮克林乳液法制备ZIF-8@聚苯乙烯中空微球及其吸附阿莫西林性能

研究采用ZIF-8纳米粒子稳定皮克林乳液,制备了ZIF-8@聚苯乙烯中空微球(ZIF-8@PS),并用于溶液中阿莫西林(AMOX)的吸附去除.用傅里叶变换红外光谱(FI-TR)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附脱附(BET)等方法研究了ZIF-8@PS中空微球的理化性质.通过静态吸附实验结合吸附等温线模型和吸附动力学模型等考察了ZIF-8@PS对AMOX的性能.结果表明,ZIF-8@PS具有良好的中空多孔结构,比表面积为380.4 m2·g-1.pH值为7.0、308 K时有最佳吸附效果.ZIF-8@PS对AMOX的吸附过程用Langmuir模型和准一级动力学模型能更好地拟合,对AMOX的吸附倾向为单层吸附.308 K时Langmuir模型计算的最大吸附量为0.6232 mmol·g-1.材料具有良好的再生能力,经3次吸附-解吸附后吸附量约损失11.15%.

氮掺杂碳材料的制备及催化降解苯酚废水实验研究

以ZIF-67为前驱体并经过热解法制备ZIF-67衍生碳材料的催化剂,利用BET、XRD、SEM等分析方法对催化剂进行表征。结果表明,在700、800、900℃条件下制备的催化剂都形成了金属单质Co,形成包覆钴金属的氮掺杂多孔碳的结构,通过对比实验发现,800℃下制得的催化剂催化活性比在700、900℃下的高。同时设计了催化降解模拟苯酚废水的实验,结果表明,当苯酚初始质量浓度为50 mg/L、过一硫氢盐浓度为1.2 mmol/L、催化剂质量浓度为0.05 g/L、p H=9、反应时间为120 min时,苯酚和TOC的去除率分别为90.6%和82.3%;催化剂重复实验5次后,苯酚和TOC的去除率分别为76.4%和70.3%。

废水组分对rGO/ZIF-8/阳离子改性粘胶光催化降解染料的影响

在阳离子改性粘胶(cRF)织物上依次负载氧化石墨烯(GO)和类沸石咪唑骨架材料(ZIF-8),并将GO还原成还原氧化石墨烯(rGO),制得rGO/ZIF-8/cRF功能材料。探讨了染料浓度、染料结构、染液pH、无机盐和表面活性剂的种类及用量等对功能材料光催化降解染料性能的影响。结果表明,染液浓度越低,pH越小,rGO/ZIF-8/cRF功能材料对染料的光催化降解效果越好。对于相同吸光度下的染料溶液,该功能材料对活性黑KN-B染料的光催化降解效果最好,亚甲基蓝次之,活性艳蓝KN-R最差。染液中加入NaCl,会抑制该功能材料对染料的光催化降解,加入Na_(2)SO_(4)没有影响。染液中加入阳离子表面活性剂1827、阴离子表面活性剂ABS和非离子表面活性剂平平加O,都会抑制该功能材料对染料的光催化降解。

一锅法合成纳米复合材料MB@ZIF-67及其表征研究

采用一锅法将染料亚甲基蓝(MB)成功的组装入类沸石咪唑酯骨架结构材料Co(mIm)_2(ZIF-67)的孔道中,合成了纳米复合材料MB@ZIF-67,并对其进行了表征。同时研究了ZIF-67和MB@ZIF-67对染料甲基橙(MO)的吸附,结果表明:两者对MO的最大吸附量分别为12.8和15.5mg/g;最大去除率分别为63.7%和77.5%。吸附过程是ZIF-67骨架中的钴离子与MO分子中—SO_3^-之间的静电引力引起的。同时二者的吸附量相差2.7mg/g,说明吸附过程中MB@ZIF-67与MO之间存在较大的范德华力。

以ZIF-8为模板的Cu-Zn@C制备与吸附性能

为了提高材料对水体中放射性碘离子的吸附性能,以双金属Cu-Zn ZIFs为前驱体,煅烧制备金属铜掺杂多孔碳(Cu-Zn@C)复合材料,利用SEM、XRD等方法对材料进行表征。结果表明:Cu的引入不会破坏ZIF-8的结构,经高温碳化后,材料的形貌无明显变化;Cu的引入有利于提高多孔碳材料对碘离子的吸附性能;酸性条件有利于Cu-Zn@C对碘离子的吸附,在pH=3时,吸附容量达到230 mg/g;在大量干扰离子存在时Cu-Zn@C仍能对碘离子具有较高的吸附容量。

腈纶基ZIF-8功能材料的制备及对染料的脱色

采用原位生长法将类沸石咪唑骨架材料(ZIF-8)负载到腈纶(PAN)纱线上,并进行预氧化处理,制得ZIF-8/腈纶功能材料。采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)等对制备的功能材料进行表征,探讨了功能材料对活性黑KN-B、活性艳蓝KN-R和亚甲基蓝染料的脱色效果。结果表明,以甲醇为溶剂制备的预氧化ZIF-8/PAN功能材料对染料的脱色效果最好,且经预氧化处理的ZIF-8/PAN功能材料对活性黑KN-B的脱色率比未预氧化的ZIF-8/腈纶功能材料高近20%。比较不同染料的脱色效果发现,亚甲基蓝的脱色效果最好,活性黑KN-B次之,活性艳蓝KN-R最差。

ZIF-8递送生物大分子的研究进展

类沸石咪唑酯骨架-8(zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8)是一种由Zn^(2+)和2-甲基咪唑组成的新型金属有机骨架材料,它具有孔隙率高、比表面积大、化学和热稳定性好、表面性质可调及pH诱导生物降解性等优点,这些优点赋予了ZIF-8多种功能,使其能广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递等领域。近年来,研究人员通过原位合成的方法使ZIF-8可包封蛋白质、酶、核酸等生物大分子,生物大分子主要通过交联、键合与ZIF-8骨架结合,并包埋在ZIF-8晶体内部或位于其表面。ZIF-8作为运载体可递送蛋白质和酶以保持其生物学活性,提高其功能表现和稳定性;同时,ZIF-8亦可负载核酸药物使其在胞内表达用于基因治疗。综述了这些方面的研究进展和应用,并对ZIF-8在相关生物医学领域的应用进行了展望。

ZIF-9基氮硫掺杂的多孔碳制备及其表征

以类沸石咪唑酯骨架结构材料Co(bIm)2(ZIF-9)为前躯体,在氮气氛围中进行700℃热解,得到了掺杂氮的多孔碳材料Co/C-700。利用原位掺杂,同时高温碳化ZIF-9和硫粉,在同样条件下合成氮-硫双掺杂的多孔碳材料CoS/C-700。对合成材料Co/C-700和CoS/C-700进行了表征,显示了样品的成功合成。同时研究了Co/C-700和CoS/C-700作为修饰碳糊电极材料在碱性电解液中的电化学性质,Co/C-700和CoS/C-700具备良好的电化学可逆性,可作为电极材料。

二氧化碳的捕获和转化——第54届国际化学奥林匹克试题第3题解析

二氧化碳是引起温室效应的“罪魁祸首”,其吸收和转化一直是科学研究的热点之一。第54届国际化学奥林匹克试题第3题围绕CO_(2)的处理,从NaOH碱液吸收CO_(2)出发,结合H2辅助的电化学循环实现吸收剂重生和高纯CO_(2)回收、新型类沸石咪唑骨架多孔材料的结构和催化CO_(2)转化,讲述了一个从经典到前沿、从普通的溶液体系到新型固体材料应用而解决科学问题的故事。藉此,引导年轻的学子关注气候变化,了解基础化学原理在解决环境问题中的重要作用,鼓励学生打好学科基础,投身探索和发展新方法和创制新材料的研究之中。

ZIF-8/BC协同膨胀阻燃聚丙烯性能研究

为提高聚丙烯(PP)阻燃性能,以三聚氰胺磷酸盐为酸源兼气源、双季戊四醇为碳源构成膨胀阻燃体系,添加不同比例的类沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)与生物质炭(BC)制备的杂化材料(ZIF-8/BC)为协效剂,制备无卤膨胀阻燃PP复合材料,研究材料的燃烧性能、力学性能和热稳定性等。结果表明:所构成的膨胀阻燃体系能有效提高PP的阻燃性能,未添加ZIF-8/BC时氧指数可达31. 4%,拉伸强度为17. 37 MPa; ZIF-8/BC的加入使复合材料氧指数有所降低,但能提高复合材料的力学性能,添加ZIF-8∶BC质量比为1∶2的ZIF-8/BC,材料氧指数、拉伸强度分别为27. 2%、19. 87MPa; ZIF-8/BC的添加能提高复合材料的残炭量,且该量随BC含量增加而增大,ZIF-8/BC协效剂有利于形成致密炭层结构和抑制烟气释放。