金属有机骨架配位化学材料为一系列具有复杂三维多孔拓扑结构的晶体配位化学材料。由于其出色的孔道性,可设计性,常常应用于工业催化、能源材料、电化学材料、吸附分离等研究领域。随着日益增多的需求,MOFs的可设计性受到越来越多的关注,也成为了该领域的研究热点。通常MOFs会与金属纳米粒子、金属氧化物、聚合物、酶蛋白、量子点、石墨烯碳材料、以及薄膜材料进行异质化复合成为新型功能材料。沸石咪唑酯骨架配位化合物是MOFs材料中比较典型的一种,ZIFs具有较高的化学稳定性于丰富的三维拓扑结构,因此受到格外的关注。
MOFs材料的结构异质化有许多方法,其中比较典型的是通过浸渍等方法将催化剂成分负载在拓扑结构的骨架上。而较为复杂的方法是将纳米粒子或分子固定在MOFs晶体内部或晶格内部,甚至替换原有的部分结构产生新的结构。另外,设计核壳结构也是比较热门的方法,通过一些桥连试剂可使MOFs在特定的纳米颗粒表面生长,从而得到核壳型的功能化纳米粒子,甚至通过进一步的去核得到空心的MOFs纳米粒子。
通过自模板方法制备了核壳型ZnO@ZIF-8、AuCo@ZIFs、Ag2S@ZIFs等多种纳米粒子,TEM表征结构显示ZIFs在ZnO、AuCo、Ag2S球形粒子表面生长。制备的ZnO@ZIF-8、AuCo@ZIFs、Ag2S@ZIFs纳米材料用于光化学催化降解亚甲基蓝、罗丹明B染料水溶液,通过溶液的褪色程度考察纳米材料的光化学活性。实验结果表明,Ag2S@ZIFs材料相比于ZIFs材料具有较高的光化学催化活性,ZnO@ZIF-8对亚甲基蓝染料具有较强的光降解作用,但其活性与壳层的ZIF-8材料较为相近,且低于ZnO纳米材料。然而加入过氧化氢后,ZnO@ZIF-8纳米材料的活性远超ZnO纳米材料。AuCo@ZIFs对Cr(VI)与亚甲基蓝染料具有分子择形的作用,对于亚甲基蓝大分子具有阻碍扩散的作用,而对于Cr(VI)小分子具有较高的选择性。而外层的ZIFs材料具有LMCT光化学激发电子传递机理。 |