基于金属有机骨架材料ZIF-8的多孔微球制备及其性能研究

作     者：曹鑫 

作者单位：北京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：雷建都

授予年度：2016年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：金属有机骨架材料 ZIF-8 超大孔微球 空心球 吸附 

摘      要：金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks, MOFs)是一种新型的多孔材料,由特定的金属离子或金属簇与相应的有机分子通过比较强的配位键连接而成,并具有一定的周期性网络结构,其在气体吸附和分离、储存、催化、载药等领域受到了广泛关注和研究。但是由于金属有机骨架材料晶体颗粒小、选择性差、多为粉末或块状等缺点,其在应用上仍然受到一定局限。因此,合成球形的金属有机骨架复合材料和空心微球,进一步拓展金属有机骨架材料的应用具有重要意义。本论文基于金属有机骨架材料ZIF-8主要展开了两方面的研究：1、金属有机骨架材料ZIF-8/聚甲基丙烯酸缩水甘油酯超大孔微球(SM-PGMA)复合材料的制备、表征及其性能研究。SM-PGMA是一种新型的多孔材料,具有较大的比表面积和大量的孔道结构。本文将ZIF-8成功地复合到SM-PGMA的表面和孔道内部。通过扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X-射线衍射(XRD),傅立叶红外光谱(FT-IR)和氮气吸附-脱附等对ZIF-8@SM-PGMA进行了表征,此外考察了ZIF-8@SM-PGMA对于水溶液中苯酚的吸附能力。结果表明,与SM-PGMA相比,ZIF-8@SM-PGMA的比表面积从34 m2/g提高到172 m2/g,平均孔径从14.24nm缩小为5.16 nm,在水溶液中对苯酚的吸附量从23 mg/g提高到53 mg/g,吸附能力提升130%。2、ZIF-8空心微球的合成、表征和性能研究。利用表面活性剂在水溶液形成的胶束为模板,一步合成ZIF-8空心微球。采用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),X-射线衍射(XRD),傅立叶红外(FT-IR)等对ZIF-8空心微球进行了表征。ZIF-8空心微球产率高,尺寸均一,直径为200nm-300nm。而且,利用ZIF-8空心微球包裹药物10-羟基喜树碱(HCPT),紫杉醇(PTX)和白桦脂酸(BA),合成HCPT@ZIF-8, PTX@ZIF-8, BA@ZIF-8,包裹药物的空心微球直径约1μm。通过对HCPT@ZIF-8中包裹10-羟基喜树碱的测定,表明ZIF-8空心微球的载药量可达10%wt。本文成功合成了ZIF-8@SM-PGMA复合微球和ZIF-8空心微球,合成方法简单,快速,具有一定的通用性,对拓展金属有机骨架复合材料和空心微球的制备提供了良好的理论和技术支撑。