10196-18-6/六水合硝酸鋅的應用

背景及概述

六水合硝酸鋅，英文名稱 Zinc nitrate hexahydrate，無色透明結晶，需避光儲存。

應用^[1-3]

一、用于制備納米氧化鋅光催化劑

作為光催化劑，納米氧化鋅具有無毒無害、結構性能穩定等特點，已成為具有開發前景的綠色環保型催化劑。CN201610273737.X提供一種納米氧化鋅光催化劑的制備方法，以提高生產安全性和環保性并簡化工藝，同時得到具有高催化活性并可用于降解有機染料廢水的納米氧化鋅光催化劑。本發明所述納米氧化鋅的制備方法包括下述步驟：

(1)將水溶性聚合物聚乙烯醇(PVA)和去離子水按一定質量比進行混合，加熱攪拌 后得到聚乙烯醇(PVA)水溶液；

(2)按一定聚乙烯醇(PVA)和六水合硝酸鋅[Zn(NO3)2·6H2O]質量比 (PVA:Zn)向 步驟(1)中所述聚乙烯醇水溶液中加入六水合硝酸鋅，得到聚乙烯醇-硝酸鋅(PVA-Zn)混合水溶液；

(3)將步驟(2)中所述的PVA-Zn水溶液充分預凍后放入真空冷凍干燥機中進行冷 凍干燥，得到聚乙烯醇-硝酸鋅(PVA-Zn)白色泡沫狀固體；

(4)將步驟(3)中所述固體放入馬弗爐中煅燒，得到納米氧化鋅粉體。

圖1為本發明制備方法的工藝流程示意圖；

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

(1)本發明所述方法制備工藝流程簡單(如圖1所示)，反應條件溫和易控，操作簡單；

(2)本發明所述方法采用聚乙烯醇和六水合硝酸鋅為原料，價廉易得且無毒無害；操作過程不采用任何有機溶劑，不需要控制pH值，保證了生產的安全性和環保性，有利于實現工業化生產；

(3)本發明所述方法制備得到的納米氧化鋅光催化劑為六邊纖鋅礦結構，無任何 雜質，純度和結晶度高；

(4)本發明所述方法制備得到的氧化鋅產品的粒徑為納米級別，且粒徑分布均勻， 無明顯團聚現象；

(5)本發明所述方法制備得到的納米氧化鋅具有良好的光催化性能，可重復利用度高，在處理有機染料廢水領域具有較好的應用前景。

二、用于制備一種棒狀ZIF-8材料

沸石咪唑酯骨架結構(ZeoliticImidazolate Frameworks，ZIFs)材料是一類近年來研究較多的金屬有機骨架材料，通過四配位的過渡金屬(如Co、Zn)與咪唑類配體(如2-甲基咪唑、苯并咪唑)相連形成具有類沸石結構的四面體配位聚合物。其具有高比表面積、多孔性、骨架結構可調等突出優點，在氣體存儲和分離、多相催化、分子識別和傳感等方面存在極大的應用潛力。

ZIF-8是ZIFs材料中最具有代表性的一種，具有較高的比表面積，較好的化學穩定性和熱穩定性。ZIF-8載體合成方法簡便高效，反應條件溫和，但只表現出有限的吸附效果。近年來以ZIF-8為吸附劑的研究正在開展。例如，Yujie Zhang等人以高效率為目標合成ZIF-8達到水溶液中去除銅離子的目的，最大吸附量為800mg/g。CN201810793462.1提供一種棒狀ZIF-8材料及其制備方法和應用。

一種棒狀ZIF-8材料由2-甲基咪唑、六水合硝酸鋅和質量分數為35％～45％的甲醇溶液制備而成，其中2-甲基咪唑為有機配體，六水合硝酸鋅為無機框架，質量分數為35％～45％的甲醇溶液為溶劑。一種棒狀ZIF-8材料的制備方法，是按以下步驟完成的：

1、將六水合硝酸鋅溶解到質量分數為35％～45％的甲醇溶液中，得到硝酸鋅溶液；步驟一中所述的六水合硝酸鋅的質量與質量分數為35％～45％的甲醇溶液的體積比為0.4g:(9mL～10mL)；

2、向硝酸鋅溶液中加入2-甲基咪唑和質量分數為35％～45％的甲醇溶液，再在攪拌速度為300r/min～500r/min下攪拌反應20min～40min，再在離心速度為8000r/min～10000r/min下離心5min～10min，再去除上清液，得到離心后的沉淀物質；使用甲醇對離心后的沉淀物質清洗3次～5次，再將清洗后的沉淀物質在溫度為50℃～70℃下真空干燥12h～24h，得到棒狀ZIF-8材料；

本發明的優點：

1、本發明制備的ZIF-8材料為棒狀，表現出更多的功能因子，可顯著增強對重金屬的吸附能力，對Cu的吸附量為1164mg/g～1181mg/g；

2、本發明制備的棒狀ZIF-8材料的粒徑為140nm～146.5nm；

3、本發明合成方法簡單，效果明顯，以2-甲基咪唑為有機配體，六水合硝酸鋅為無機框架，質量分數為35％～45％的甲醇溶液為溶劑可制備出棒狀的ZIF-8材料；改變甲醇溶劑中甲醇的比例，可以導致ZIF-8材料的結構和形貌發生改變，ZIF-8材料的形貌可呈現出八面體、六面體、棒狀、層狀或葉形變化。

三、用于制備ZIF-8晶體膜

CN201710605668.2提供一種類沸石咪唑酯骨架結構材料的 ZIF-8晶體膜的制備方法。本發明所合成的ZIF-8晶體膜的晶粒尺寸分布集中，無缺陷，且制 備得到的膜質量高，生產穩定性好，解決了以往直接合成法存在的晶體不均勻且與支撐層結合不牢固等問題。

為實現上述目的設計一種ZIF-8晶體膜的制備方法，包括以下步驟：1)支撐層處理：將聚偏氟乙烯和2-甲基咪唑加入到N，N-二甲基甲酰胺中均勻共混，所得溶液涂敷在濾 紙支撐層上，烘干備用；2)第一次合成反應：將上述濾紙支撐層平鋪在反應釜底部，加入六 水合硝酸鋅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，進行溶劑熱法合成反應；3)第二次合成反應：將第一 次合成反應后的濾紙取出漂洗、干燥后放入反應釜，加入含六水合硝酸鋅、2-甲基咪唑的N， N-二甲基甲酰胺溶液，再次進行溶劑熱反應，在濾紙支撐層表面制備出ZIF-8晶體膜。

本發明同現有技術相比，提供了一種ZIF-8晶體膜(類沸石咪唑酯骨架結構材料 膜)的制備方法，采用分步制備的方法，首先配制出2-甲基咪唑和聚合物的N，N-二甲基甲酰胺溶液，將溶液涂敷在支撐層表面，干燥；然后按照不同原料濃度先后進行兩次合成，反應 產物用甲醇漂洗，干燥，最終得到ZIF-8膜；本發明解決了以往直接合成法造成的晶體不均勻且與支撐層結合不牢固等問題，所合成的ZIF-8晶體膜晶粒尺寸分布集中，沒有缺陷，相比其他方法，本發明制備的膜質量高，生產穩定性好，具有很好的應用前景，值得推廣應用。

主要參考資料

[1]CN201610273737.X 一種納米氧化鋅光催化劑的制備方法及其應用

[2]CN201810793462.1 一種棒狀ZIF-8材料及其制備方法和應用

[3]CN201710605668.2 一種ZIF?8晶體膜的制備方法