[发明专利]制备多孔金属有机骨架材料粉体的接触式喷雾干燥设备和方法

说明书

本发明公开一种制备多孔金属有机骨架材料粉体的接触式喷雾干燥设备和制备方法，属于多孔金属有机骨架材料粉体制备领域。该设备包括滚动加热部件，雾化喷洒部件，以及产品收集部件；所述雾化喷洒部件以脉冲方式将物料喷洒于所述滚动加热部件表面，所述滚动加热部件利用高温将物料干燥；所述粉体收集部件用于收集干燥后的物料。本发明利用高速喷射的雾化状料液液滴与高温基板接触，将溶剂瞬时干燥脱除，制备获得的金属有机骨架材料粉体更加疏松多孔，结构性更高，可以克服现有技术中传统溶剂蒸干方法容易结块，热风式喷雾干燥法污染较大、产率较低、设备繁琐、操作难度大等问题。

技术领域

本发明属于多孔金属有机骨架材料制备技术领域，具体涉及一种制备多孔金属有机骨架材料粉体的接触式喷雾干燥设备和方法。

背景技术

金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)材料最早由Yaghi和Li等人于20世纪90年代提出。MOFs是一种多孔结晶材料，由金属离子或金属簇与有机配体配位而成的网络结构晶体，因此也被称之为多孔配位聚合物。发展至今，通过多种金属中心和有机配体的选择，己有20000余种MOFs材料被合成问世，在许多领域有着极为广阔的应用前景。MOFs主要是由金属中心和有机配体配位形成配位键。与此同时其他结合作用力也存在于MOFs中，同样在MOFs结构中起到重要作用，例如氢键、范德华力、π-π堆积等。

MOFs材料有着诸多独特的特点，例如超低的质量密度、大孔容以及明晰的孔径分布。更值得注意的是，近年来有超高比表面积的MOFs被合成出来，比表面积约为10000m² g^-1，远高于活性炭及分子筛材料。通常来讲，MOFs材料是微孔材料，其孔径小于2nm。通过增加配体长度，人们可使得其孔径突破2nm。例如Yaghi等人合成的MOF-74可以实现～9.8nm，继续拓展了MOFs材料的应用。 MOFs材料的种类主要有：重复网络MOFs(isoreticular MOFs,IRMOFs)、沸石咪唑酯骨架(zeolite-imidazolate frameworks,ZIFs)、拉瓦锡材料研究所骨架 (materials of Institute Lavoisier,MILs)以及孔通式骨架材料(pocket-channelframeworks,PCNs)。

MOFs材料的制备方法包括液相沉淀法、溶剂热法、电化学法、辅助合成法等，这些方法经过实验室反复的验证，都能够制作品质优良的MOFs材料产品。但是，在工业批量生产MOFs材料的过程中，普遍会遇到MOFs材料生产工艺的后端“制粉难”的问题，在最终从各个工艺最后得到合成完毕的MOFs材料粉体的时候，往往会由于MOFs材料比表面大，表面活性高，携带静电等多种原因的干扰，导致收集或烘干MOFs材料的过程中，或出现粉体板结发硬，颗粒团聚严重，或出现粉体飘飞，强烈粘附在收集装置壁面上无法有效收集等等问题。严重影响了MOFs材料产品的生产效能和品质。

MOFs材料的制备方法包括液相沉淀法、溶剂热法、电化学法、辅助合成法等，这些方法经过实验室反复的验证，都能够制作品质优良的MOFs材料。但是，在工业批量生产MOFs材料的过程中，普遍会遇到MOFs材料生产工艺的后端“制粉难”的问题，在最终从各个工艺最后得到合成完毕的MOFs材料粉体的时候，往往会由于MOFs材料比表面大，表面活性高，携带静电等多种原因的干扰，导致收集或烘干MOFs材料的过程中，或出现粉体板结发硬，颗粒团聚严重，或出现粉体飘飞，强烈粘附在收集装置壁面上无法有效收集等等问题。严重影响了 MOFs材料产品的生产效能和品质。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种制备多孔金属有机骨架材料粉体的接触式喷雾干燥设备，其特征在于，包括滚动加热部件、雾化喷洒部件，以及产品收集部件；上述雾化喷洒部件以脉冲方式将物料喷洒于上述滚动加热部件表面，上述滚动加热部件利用高温将物料干燥；上述粉体收集部件用于收集干燥后的物料。