[發明專利]采用靜電噴霧法合成金屬有機框架材料的方法

有效

• 申請號: 201610082272.X
• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN105753890B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 李建強;羅峰;李建紅;孟盼盼;羅明標;劉淑娟
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: C07F3/06
• 分類號: C07F3/06;C07F1/08;B05B5/03;B05B5/16
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 黃麗娟;陳英俊

1.一種采用靜電噴霧法合成金屬有機框架材料的方法，其特征是，采用雙靜電噴霧裝置即第一靜電噴霧裝置和第二靜電噴霧裝置來合成MOF材料，該方法包括：用于合成MOF材料的金屬鹽溶液通過第一靜電噴霧裝置噴射出帶電的金屬鹽溶液霧滴，用于合成MOF材料的配體溶液通過第二靜電噴霧裝置噴射出帶電的配體溶液霧滴，同時使噴射出的金屬鹽溶液霧滴和噴射出的配體溶液霧滴匯合在一起進行反應，形成MOF晶體，

其中，所述第一靜電噴霧裝置包括第一液體輸送裝置和第一靜電霧化裝置；

所述第二靜電噴霧裝置包括第二液體輸送裝置和第二靜電霧化裝置；

所述第一靜電噴霧裝置和所述第二靜電噴霧裝置設置成相交，使得噴射出的帶電的金屬鹽溶液霧滴和噴射出的帶電的配體溶液霧滴能夠匯合；

在第一靜電噴霧裝置中：

所述第一液體輸送裝置用于將合成MOF材料的金屬鹽溶液輸送到第一靜電霧化裝置，第一液體輸送裝置包括第一液體輸送管，該第一液體輸送管穿過第一靜電霧化裝置；

第一靜電霧化裝置用于將第一液體輸送裝置輸送過來的金屬鹽溶液霧化并使其帶電，包括第一氣體輸送管、第一三通連接件、第一電極套管、第二三通連接件和第一電極，其中，第一氣體輸送管通過第一三通連接件套在第一液體輸送管外面，且第一三通連接件的第三個通口設置成進氣口，用于向第一氣體輸送管通入高壓氣體；第一電極套管通過第二三通連接件套在第一氣體輸送管外面，且第二三通連接件的第三個通口用于第一電極的接電接頭，第一電極設置在第一氣體輸送管的外面且在第一電極套管的里面；

在第二靜電噴霧裝置中：

所述第二液體輸送裝置用于將合成MOF材料的配體溶液輸送到第二靜電霧化裝置，第二液體輸送裝置包括第二液體輸送管，該第二液體輸送管穿過第二靜電霧化裝置；

第二靜電霧化裝置用于將第二液體輸送裝置輸送過來的配體溶液霧化并使其帶電，包括第二氣體輸送管、第三三通連接件、第二電極套管、第四三通連接件和第二電極，其中，第二氣體輸送管通過第三三通連接件套在第二液體輸送管外面，且第三三通連接件的第三個通口設置成進氣口，用于向第二氣體輸送管通入高壓氣體；第二電極套管通過第四三通連接件套在第二氣體輸送管外面，且第四三通連接件的第三個通口用于第二電極的接電接頭，第二電極設置在第二氣體輸送管的外面且在第二電極套管的里面；

所述MOF晶體是MOF-5或者Cu-BDC；

所述用于合成MOF材料的金屬鹽溶液為鋅鹽溶液或者銅鹽溶液；以及

所述用于合成MOF材料的配體溶液為對苯二甲酸的溶液，且所述配體溶液還包含三乙胺。

2.根據權利要求1所述的合成金屬有機框架材料的方法，其特征是，第一液體輸送管、第二液體輸送管、第一氣體輸送管和第二氣體輸送管為石英毛細管，第一電極套管和第二電極套管為聚醚醚酮管；在霧滴噴口端，第一電極套管和第二電極套管的長度分別長于第一氣體輸送管和第二氣體輸送管，第一氣體輸送管和第二氣體輸送管的長度分別長于第一液體輸送管和第二液體輸送管。

3.根據權利要求1所述的合成金屬有機框架材料的方法，其特征是，所述雙靜電噴霧裝置還包括：

晶體收集裝置，用于收集合成的產物MOF晶體；以及

兩個容器，分別用于承載金屬鹽溶液和配體溶液。

4.根據權利要求1所述的合成金屬有機框架材料的方法，其特征是，所述鋅鹽溶液為硝酸鋅、乙酸鋅或氯化鋅在二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)或者水中的溶液；所述銅鹽溶液為硝酸銅在二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)或者水中的溶液。

5.根據權利要求1所述的合成金屬有機框架材料的方法，其特征是，所述用于合成MOF材料的配體溶液為對苯二甲酸在二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)或者水中的溶液。

6.根據權利要求1所述的合成金屬有機框架材料的方法，其特征是，用于合成MOF材料的金屬鹽溶液通過第一靜電噴霧裝置噴射出帶正電的金屬鹽溶液霧滴，用于合成MOF材料的配體溶液通過第二靜電噴霧裝置噴射出帶負電的配體溶液霧滴，同時使噴射出帶正電的金屬鹽溶液霧滴和噴射出帶負電的配體溶液霧滴匯合在一起進行反應，形成MOF晶體。

7.根據權利要求6所述的合成金屬有機框架材料的方法，其特征是，

所述金屬鹽溶液和配體溶液分別進入第一靜電噴霧裝置和第二靜電噴霧裝置的入口溫度在100℃～180℃溫度范圍內；

所述金屬鹽溶液和配體溶液的輸送速度在0.1mL/min～50mL/min范圍內；

用于使金屬鹽溶液和配體溶液霧化的高壓氣體的流量在0.1L/min～50L/min的范圍內；所述高壓氣體的氣流壓在0.1MPa～10MPa范圍內；以及

用于使金屬鹽溶液和配體溶液帶電的正、負極電壓為小于等于10KV。