自十八世纪六十年代的工业革命以来,人类通过燃烧大量化石燃料来获取能源,在此过程中向大气中排放的二氧化碳等气体的量日益增加,所引发的温室效应导致地球表面温度增幅加快,温室效应会引起海平面升高、土地沙漠化等极端气候变化。2013年5月,绝大多数的世界环保组织宣布二氧化碳的浓度已经达到400 ppm的临界水平。这迫使所有国家必须采取强制措施来减少二氧化碳的排放。在减排的同时,对空气中的过量二氧化碳进行捕集同样是降低温室效应的有效措施。在多种二氧化碳的捕集方法中,吸附法具有成本低廉、操作流程简易、以及能源利用效率高等优点,被认为是未来可于工业碳捕集的最优方法。金属有机骨架材料(MOFs)是金属离子与有机配体相互络合形成的一种多孔材料,其骨架结构规整、孔道均一且具有极大比表面积,目前在气体储存与分离、催化等领域具有广阔应用前景。其中,沸石咪唑骨架材料(ZIFs)是Yaghi小组研发的一类新型MOFs材料,ZIFs材料与分子筛材料一样具有规则的多孔结构,并且ZIFs材料的孔径可通过合成过程进行预测和调控,这种广泛且可调控的孔径范围使得ZIFs材料在气体吸附、分离领域具有很好的前景和应用价值。尽管如此,在水蒸气环境中,水分子会优先占据ZIF-8材料中的活性位点,导致其对二氧化碳的吸附性能显著降低。目前应对此种情况的策略主要有两种,一种是原位合成稳定的疏水性的ZIFs材料;另一种是在ZIFs晶体表面构筑保护层(核壳结构),通过后修饰的方法来增加材料的抗水性能。本论文致力于ZIFs-8@meso Si O2核壳材料的制备与疏水性修饰以提高材料的二氧化碳吸附性能,取得了如下结果:1.我们利用文献中的方法在常温下水溶液中快速地合成了形貌规整,尺寸在50~150nm的十二菱面体型的ZIF-8纳米晶体。之后借鉴Werner St?ber的方法,通过在碱性条件下控制正硅酸乙酯的水解,成功合成了形貌较好且包覆均匀的十二菱面体型的ZIF-8@meso Si O2核壳材料,其尺寸在80~200 nm,壳层厚度约为25 nm,并对其结构进行了表征,证明壳层具有蠕虫状的介孔结构,并且保留了ZIF-8的吸附性质。此方法理论上适用于大多数ZIFs材料,得到的核壳材料可以作为反应物,进一步制得空心硅壳或金属纳米粒子@Si O2的核壳材料,这为功能化核壳材料的合成提供了可能。2.我们以具有疏水基团的二甲基二乙氧基硅烷对ZIF-8@meso Si O2核壳材料的壳层进行修饰,得到了具有疏水作用的核壳材料。分别对这种材料的接触角、水蒸气吸附、水蒸气处理后的二氧化碳吸附测试,表面疏水化处理后的ZIF-8@meso Si O2材料壳层对水蒸气具有良好的抵抗作用,相较于ZIF-8晶体,虽然在273 K、1 atm情况下二氧化碳吸附量下降了约22.6%,但其对于水蒸气的吸附仅为ZIF-8晶体的1/3;同时水蒸气处理后,ZIF-8晶体的二氧化碳吸附量急剧下降,而疏水化处理后的ZIF-8@meso Si O2材料的二氧化碳吸附量基本保持,是此情况下ZIF-8二氧化碳吸附量的5倍,达到了预期的结果。此方法为MOFs材料提高水稳定性、防水化处理提供了一种新的策略。