一、课题背景
随着全球经济的不断发展，化石燃料的消耗日益增长，污染问题已成为我国无法忽视的问题，如何处理工业废气中的甲烷，氨气，硫化物等，成为了一项课题。以沸石活性炭为代表多孔材料因其复杂的孔隙结构常被用来吸附气体，然而随着时间推移，已难以满足需要，因此需要寻找一种更优良的材料运用于气体吸附中，金属有机骨架材料MOFs作为一种新型多孔材料，在气体吸附分离储存，催化，传感方面发挥着越来越重要的作用。ZIFs-8作为其中研究较多的材料，其合成与应用受到广泛关注[1]。
MOFs中空纤维膜在石化，新能源以及绿色化学的分离方面展现的巨大潜力，使其成为MOFs的一个重要应用方向。如何制备廉价可延展的膜，成为一项主要的问题。微流控技术一般是在微米级内操纵纳升级流体的技术，具有体系独立，分子扩散距离短，消耗试剂少[2]，多单元可以相互组合等特点[3]，为MOFs中空纤维膜的合成提供了新的方法。
- 要解决的问题
通过文献资料查阅，确定最佳合成方法，利用实验室已有设备和仪器完成ZIFs的合成，借助学校分析测试中心的XRD，IR 及外校的SEM和TEM完成结构表征等工作。在此基础上研究其在药物负载及在分离方面的应用情况。
- 可行性分析
金属有机骨架材料（Metal-organic frameworks，MOFs）是一种具有周期性骨架结构的晶态多孔材料，通过金属离子与多官能团的有机配体配位而成，其兼具复合高分子和配位化合物的特点，具有较大的比表面积和高孔隙率[4]。MOFs晶体结构和孔道结构还可根据有机配体的不同而使结构变化多样，这些有机配体可是多簇酸类、磯酸类、橫酸类、咪哇类、胺类、化巧类、酌类等，因此受到越来越多的重视[5]。
沸石咪唑酯骨架材料(zeolitic imidazolate frameworks,ZIFs)作为MOFs的子集，由金属离子（Zn2 ，Co2 ，Cu2 ）与咪唑及其衍生物连接而成，相较于MOFs，，在实现结构多样化的同时，还具有优良的化学和热学稳定性，并被赋予了新的性能，如生物成像、传感和选择性气体识别等。此外，以 ZIFs 作为主体或客体材料而形成的 ZIFs 复合物，不但实现了 ZIFs 本身的功能化，还将其它材料的荧光、磁性等优点引入其中，从而减少了 ZIFs 本身在应用中的局限性 [6]。
ZIF-8（Zn（Hmim）2）是ZIFs中研究最多最广泛的的一种，其性能的研究对于其它沸石咪唑酯骨架材料的性能研究具有参考价值。ZIF-8一般是由锌源和配体2-甲基咪唑在有机溶剂中反应得到，具有方钠石型拓扑结构，ZIF-8中，每个Zn2 均与4个mim中的N 配位，形成ZnN4四面体单元，mim均与2个Zn2 配位，充当桥梁的作用，连接四面体单元，并不断向外扩展形成周期性多孔网络结构[7]。这些有规则的孔道以及ZIFs本身的特殊性质可以用来吸附筛分储存气体。
目前ZIFs的合成方法有很多，主要有溶剂热法、微波法、常规溶液法、挥发法、扩散法、水热法、超声法、搅拌法以及微流控法[8]，而微流控法作为一种新型的合成方法，近年来对其研究越来越多。界面微流体膜处理（IMMP）就是其中的一项研究成果。IMMP结合了三个关键的概念：（一）ZIF-8膜合成模块；（二）二溶剂界面的方法，可以调整膜形成位置控制（在内部和外表面，以及内部大部分的多孔纤维）；（三）在中空纤维微流体条件下控制反应物供给，补充，以及回收。不仅仅是ZIF-8，该方法还可更广泛的用于其他MOFs材料的制备[9]。
- 研究方法和内容
我们利用一个可重复用的金属模块作为制造反应器和气体渗透模块，将有机超滤膜至于其中作为制造ZIF-8膜的支持面，膜两侧分别缓慢通入六水合硝酸锌/正辛醇溶液和2-甲基咪唑（2-mim）溶液，通过流速的调节控制膜的缓慢生长，之后在超滤膜的Zn2 一侧面将会得到致密的ZIF-8膜。结束反应，用甲醇清洗反应器内残余反应物，待甲醇挥发干净，将金属反应器接入气体渗透仪做为气体渗透模块。利用N2 、CO2等气体对其进行气体渗透测试进一步检测ZIF-8膜的性能。
- 工作计划
2月28日—3月17日：完成文献查阅、开题报告等前期工作。
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