離子熱合成的初衷是通過溶劑和模板劑“合二為一”來簡化傳統水熱合成中模板導向的過程。模板分子通常是通過陽離子攜帶的正電荷與分子篩骨架的負電荷相互作用來影響分子篩的合成過程。常用的模板離子結構與離子液體的結構非常相似。因此,離子液體中的陽離子可以很好地與分子篩的骨架結合,其結合方式與傳統的沸石篩分子篩合成中的結合方式完全相同。
同樣,離子液體也可以同時作為溶劑和模板用于金屬有機骨架的合成。大多數溶劑熱制備的MOFs具有中性的骨架結構,但當模板是一種陽離子時,分子篩骨架會表現為負電荷,這種行為與傳統的分子篩合成過程相似。當然,使用模板的總體目標是通過改變模板劑陽離子的大小來實現對材料的結構控制。以上雖己眾所周知,然而,除了與陽離子的大小有一定相關作用外,模板并不能實現對于最終產品結構非常精確的控制。在這項工作中,改變離子液體陽離子的大小對最終產品的結構有一定影響,由于骨架結構會傾向于適應模板劑,所以較大的陽離子模板會產生更加開闊的骨架結構。然而,這并不是在合成MOF結構中所特有的結構,表明模板僅僅起到一種填充物的作用,而沒有模板-骨架相互作用。
迄今為止,離子液體的陽離子在合成中僅起到模板劑的作用。然而,就如其他任何溶劑,包括水,也有可能與分子篩骨架結合而產生相互作用。大多數基于二烷基咪唑陽離子的離子液體并沒有連接到金屬的位點。然而,一些離子液體,在特定條件下,可以斷鍵離開烷基化咪唑物種,從而與金屬配位。在水熱合成條件下,如何控制溶劑與骨架材料的相互作用,對決定材料的最終性能有非常重要的作用。
當然,離子液體也會僅僅作為溶劑而并未封閉在最終的結構中。對于磷鋁分子篩和MOFs材料,若所用的離子液休為常規的模板,可以得知它們將被封閉于最終的結構中。但是在某些情況下,這和種現象卻不會發生。造成這種情況最重要的原因也許是離子液體的疏水作用。在磷鋁分子篩和MOFs材料的合成過程中,離子液體的疏水性越強,其越難被封閉在分子篩的結構中。當然,如果體系的化學性質發生變化,離子液體的溶劑和模板之間相互作用的平衡關系也會發生變化。湖南天怡新材料有限公司是專業生產NaY分子篩、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、USY分子篩、REY分子篩等為主要產品的分子篩廠家,如有需求,歡迎咨詢。
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