[发明专利]一种绿色合成金属有机骨架材料MOF-801的方法

说明书

本发明涉及一种绿色合成金属有机骨架材料MOF‑801的方法，其具体步骤为：将锆源、富马酸和调制剂溶于水中，搅拌均匀，混合物加入聚四氟乙烯釜中，在60～110℃反应4～18h，反应结束后离心分离，清洗后真空干燥得到金属有机骨架材料MOF‑801。本发明通过以不同锆源，水为溶剂合成MOF‑801，解决了单一使用ZrCl₄为锆源，以水为溶剂时会产生大量氯化氢气体的问题，同时合成过程中不使用有机溶剂，反应温度低、反应时间短，实现了MOF‑801的绿色合成制备。

技术领域

本发明涉及一种绿色合成金属有机骨架材料MOF-801的方法，属于材料与化工工艺研究领域。

背景技术

MOF-801是近年来颇受国内外重视的化学品，由于其在相对分压较低的情况下对水的吸附量较高且吸附较快，开发前景广泛。目前国内并无大规模装置绿色生产MOF-801，因此开发绿色环保、简单经济的MOF-801合成工艺具有巨大的市场前景。

MOF-801的常见生产工艺是水热合成法合成，但此反应产率很低很难大规模应用。Ren J(international journal of hydrogen energy,2015)等人以ZrCl₄为锆源，甲酸为调制剂，水为溶剂120℃下反应24h合成MOF-801，反应过程中容易产生氯化氢气体，对设备的耐腐蚀性能要求较高，且反应时间长，反应温度较高，能耗大，大大提高了操作成本，而且给安全带来一定的隐患；

Miao Y R(Journal of the American Chemical Society,2017,)等人以ZrOCl₂﹒8H₂O为锆源，甲酸为调制剂，DMF为溶剂120℃下反应24h合成MOF-801。使用有机溶剂DMF为溶剂时，会造成大量的环境污染，且反应温度、反应时间也过高过长，能耗大。

综上所述，目前对MOF-801的合成方法存在以下问题：

(1)反应过程中单一使用ZrCl₄为锆源，水为溶剂时，反应会产生大量氯化氢气体，不安全，且对设备的防腐蚀性能提出更高的要求，进而提高设备投资成本。

(2)反应过程中使用有机溶剂DMF为溶剂时，会造成环境污染；

(3)反应时间长，反应温度较高，能耗大，大大提高了操作成本，而且给安全带来一定的隐患；

发明内容

本发明的目的在于克服现有工艺的缺点，提供一种绿色合成金属有机骨架材料MOF-801的方法，并将其用于与水组成工质对用于吸附制冷中。MOF-801的合成过程简单且绿色环保，价格合理，与水组成工质对能在P/P₀较低处出现阶梯，用于蒸发温度低至-7℃的制冰工况。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种绿色合成金属有机骨架材料MOF-801的方法，其具体步骤为：将锆源、富马酸和调制剂溶于水中，搅拌均匀，混合物加入聚四氟乙烯釜中，在60～110℃反应4～18h，反应结束后离心分离，清洗后真空干燥得到金属有机骨架材料MOF-801；其中锆源和富马酸摩尔比为1：(1～3)，锆源和调制剂摩尔比为1：(10～150)。

本发明制备得到金属有机骨架材料MOF-801，是由一种无机金属中心和一种有机富马酸通过Zr-O簇配位键自行组装从而形成的三维笼状结构，比表面积为772～864m²/g，孔容为0.66～0.92cm³/g。

优选上述的锆源为ZrOCl₂、ZrO(NO₃)₂或Zr(SO₄)₂中的任意一种或两种混合。

优选上述的调制剂为乙酸、丙酸或三氟乙酸。