采用静电喷雾法合成金属有机框架材料的方法技术

本发明专利技术提供一种采用静电喷雾法合成金属有机框架材料的方法。该方法采用双静电喷雾装置即第一静电喷雾装置和第二静电喷雾装置来合成MOF材料，包括：用于合成MOF材料的金属盐溶液通过第一静电喷雾装置喷射出带电的金属盐溶液雾滴，用于合成MOF材料的配体溶液通过第二静电喷雾装置喷射出带电的配体溶液雾滴，同时使喷射出的金属盐溶液雾滴和喷射出的配体溶液雾滴汇合在一起进行反应，形成MOF晶体。本发明专利技术的采用静电喷雾法合成MOF材料的方法，可以根据合成的情况随时停止合成反应，既可进行大批量合成，也可以微量合成；该方法具有绿色环保、高效率、低成本、高产率、微型化、分散性好、操作简单等优点。

【技术实现步骤摘要】
采用静电喷雾法合成金属有机框架材料的方法
本专利技术属于材料领域，具体而言，涉及一种采用静电喷雾法合成金属有机框架材料的方法，该方法具有绿色环保、高效率、低成本、高产率、微型化、分散性好、操作简单等优点。
技术介绍
近年来，金属有机框架(metal-organicframework，简称MOF)材料一直是人们关注的焦点，它具有高孔隙率、大比表面积、孔径可调、可功能化后修饰等性能，同时孔道中可以负载多种官能团，使得MOF材料比其他多孔材料具有更广泛的应用前景，主要表现在以下几个方面：拓扑结构和穿插网格，不断丰富着拓扑知识，同时也使本就复杂的结构变得更加富有魅力；②独特的光、电、磁性质；③潜在的应用价值：吸附、催化、气体储存、光学传感、消除有毒气体、分离、CO2捕捉、荧光等。对于MOF材料，目前常用的合成方法主要包括挥发法、扩散法、水热法、溶剂热法、微波辅助和研磨辅助等，在科学研究领域它们或许发挥着巨大的作用，然而它的生产周期及生产设备却制约着工业生产的发展。同时，这些方法又造成资源的浪费、温室效应的加重等等。而今，在保护环境的基础上降低生产周期、使用简单高效的生产设备，高效、高产生成产品才更满足工业生产的要求。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种新的合成金属有机框架材料的方法，即采用静电喷雾法合成金属有机框架材料的方法，该方法具有绿色环保、高效率、低成本、高产率、微型化、分散性好、操作简单等优点。本专利技术的另一目的在于提供一种用于金属有机框架材料合成的双静电喷雾装置。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供的采用静电喷雾法合成金属有机框架材料的方法，采用双静电喷雾装置即第一静电喷雾装置和第二静电喷雾装置来合成MOF材料，该方法包括：用于合成MOF材料的金属盐溶液通过第一静电喷雾装置喷射出带电的金属盐溶液雾滴，用于合成MOF材料的配体溶液通过第二静电喷雾装置喷射出带电的配体溶液雾滴，同时使喷射出的金属盐溶液雾滴和喷射出的配体溶液雾滴汇合在一起进行反应，形成MOF晶体。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供的上述用于金属有机框架材料合成的双静电喷雾装置，包括第一静电喷雾装置和第二静电喷雾装置，其中：所述第一静电喷雾装置用于将合成MOF材料的金属盐溶液喷射出带电的金属盐溶液雾滴，其包括第一液体输送装置和第一静电雾化装置；所述第二静电喷雾装置用于将合成MOF材料的配体溶液喷射出带电的配体溶液雾滴，其包括第二液体输送装置和第二静电雾化装置；所述第一静电喷雾装置和所述第二静电喷雾装置设置成相交，使得喷射出的带电的金属盐溶液雾滴和喷射出的带电的配体溶液雾滴能够汇合。有益效果本专利技术采用第一静电喷雾装置和第二静电喷雾装置即双静电喷雾装置来合成MOF材料，第一静电喷雾装置和第二静电喷雾装置均包括三通道，三通道最里层为液体输送管，输送金属盐溶液或者配体溶液，中层为气体输送管，输送高压气体，最外层为导电装置，送液与气体、送液与导电均通过一个三通连接件形成密封体系，形成一个良好的密闭整体，然后可以用具有弹性的绝缘材料PEEK管包围；通电后，金属盐溶液和配体溶液被电离成带电液体，在高压气体的输送下溅射而出，正负离子结合形成MOF材料，有序地散落于载物台上。采用静电喷雾法合成MOF材料，正负离子目标明确，“定向”结合，迅速得到结晶产物，且产物纯度较高，能够方便迅速地控制产物的生产过程，同时提高了资源的有效利用，减少了溶剂的浪费，缓解了对环境的污染。与此同时，双静电喷雾装置省略了传统静电喷雾装置中雾化装置所附带的一系列装置，仅通过气体输送管输送高压气体实现运送带电离子的目的，简单方便，切实可行。另外，本专利技术的采用静电喷雾法合成MOF材料的方法，可以根据合成的情况随时停止合成反应，既可进行大批量合成，也可以微量合成。该方法具有绿色环保、高效率、低成本、高产率、微型化、分散性好、操作简单等优点。附图说明由下面结合附图的详细描述可以更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，其中：图1是本专利技术的双静电喷雾装置的结构示意图；图2是本专利技术的双静电喷雾装置的构成框图；图3是根据本专利技术的实施例1制备的MOF-5的X射线粉末衍射图谱；和图4是根据本专利技术的实施例2制备的Cu-BDC的X射线粉末衍射图谱。具体实施方式下面，更详细地描述本专利技术。根据本专利技术，本专利技术提供的采用静电喷雾法合成金属有机框架材料的方法，采用双静电喷雾装置即第一静电喷雾装置和第二静电喷雾装置来合成MOF材料，该方法包括：用于合成MOF材料的金属盐溶液通过第一静电喷雾装置喷射出带电的金属盐溶液雾滴，用于合成MOF材料的配体溶液通过第二静电喷雾装置喷射出带电的配体溶液雾滴，同时使喷射出的金属盐溶液雾滴和喷射出的配体溶液雾滴汇合在一起进行反应，形成MOF晶体。下面，更具体地说明所述双静电喷雾装置。所述双静电喷雾装置，包括第一静电喷雾装置和第二静电喷雾装置，其中：所述第一静电喷雾装置用于将合成MOF材料的金属盐溶液喷射出带电的金属盐溶液雾滴，其包括第一液体输送装置和第一静电雾化装置；所述第二静电喷雾装置用于将合成MOF材料的配体溶液喷射出带电的配体溶液雾滴，其包括第二液体输送装置和第二静电雾化装置；所述第一静电喷雾装置和所述第二静电喷雾装置设置成相交，使得喷射出的带电的金属盐溶液雾滴和喷射出的带电的配体溶液雾滴能够汇合。图1是本专利技术的双静电喷雾装置的结构示意图，图2是本专利技术的双静电喷雾装置的构成框图。如图1和图2所示，双静电喷雾装置1000包括第一静电喷雾装置100和第二静电喷雾装置200。其中，第一静电喷雾装置100包括第一液体输送装置110和第一静电雾化装置120。所述第一液体输送装置110用于将合成MOF材料的金属盐溶液输送到第一静电雾化装置120，第一液体输送装置110包括第一液体输送管111，该第一液体输送管111穿过第一静电雾化装置120，例如，其可以为毛细管，尤其是石英毛细管。另外，第一液体输送装置110还可以包括液体泵等辅助液体传输的装置。第一静电雾化装置120用于将第一液体输送装置110输送过来的金属盐溶液雾化并使其带电，包括第一气体输送管121、第一三通连接件122、第一电极套管123、第二三通连接件124和第一电极125，其中，第一气体输送管121通过第一三通连接件122套在第一液体输送管111外面，且第一三通连接件122的第三个通口设置成进气口1，用于向第一气体输送管121通入高压气体；第一电极套管123通过第二三通连接件124套在第一气体输送管121外面，且第二三通连接件124的第三个通口用于第一电极125的接电接头，第一电极125设置在第一气体输送管121的外面且在第一电极套管123的里面。优选的是，第一气体输送管121、第一电极套管123与第一液体输送管111同心。第二静电喷雾装置200包括第二液体输送装置210和第二静电雾化装置220，它们分别与第一静电喷雾装置100中的第一液体输送装置110和第一静电雾化装置120的结构相同或相似。具体地，所述第二液体输送装置210用于将合成MOF材料的配体溶液输送到第二静电雾化装置220，第二液体输送装置210包括第二液体输送管211，该第二液体输送管211穿过第二静电雾化装置220，例如，其可以为毛细管，尤其是石英本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用静电喷雾法合成金属有机框架材料的方法，其特征是，采用双静电喷雾装置即第一静电喷雾装置和第二静电喷雾装置来合成MOF材料，该方法包括：用于合成MOF材料的金属盐溶液通过第一静电喷雾装置喷射出带电的金属盐溶液雾滴，用于合成MOF材料的配体溶液通过第二静电喷雾装置喷射出带电的配体溶液雾滴，同时使喷射出的金属盐溶液雾滴和喷射出的配体溶液雾滴汇合在一起进行反应，形成MOF晶体。

【技术特征摘要】
1.一种采用静电喷雾法合成金属有机框架材料的方法，其特征是，采用双静电喷雾装置即第一静电喷雾装置和第二静电喷雾装置来合成MOF材料，该方法包括：用于合成MOF材料的金属盐溶液通过第一静电喷雾装置喷射出带电的金属盐溶液雾滴，用于合成MOF材料的配体溶液通过第二静电喷雾装置喷射出带电的配体溶液雾滴，同时使喷射出的金属盐溶液雾滴和喷射出的配体溶液雾滴汇合在一起进行反应，形成MOF晶体，其中，所述第一静电喷雾装置包括第一液体输送装置和第一静电雾化装置；所述第二静电喷雾装置包括第二液体输送装置和第二静电雾化装置；所述第一静电喷雾装置和所述第二静电喷雾装置设置成相交，使得喷射出的带电的金属盐溶液雾滴和喷射出的带电的配体溶液雾滴能够汇合；在第一静电喷雾装置中：所述第一液体输送装置用于将合成MOF材料的金属盐溶液输送到第一静电雾化装置，第一液体输送装置包括第一液体输送管，该第一液体输送管穿过第一静电雾化装置；第一静电雾化装置用于将第一液体输送装置输送过来的金属盐溶液雾化并使其带电，包括第一气体输送管、第一三通连接件、第一电极套管、第二三通连接件和第一电极，其中，第一气体输送管通过第一三通连接件套在第一液体输送管外面，且第一三通连接件的第三个通口设置成进气口，用于向第一气体输送管通入高压气体；第一电极套管通过第二三通连接件套在第一气体输送管外面，且第二三通连接件的第三个通口用于第一电极的接电接头，第一电极设置在第一气体输送管的外面且在第一电极套管的里面；在第二静电喷雾装置中：所述第二液体输送装置用于将合成MOF材料的配体溶液输送到第二静电雾化装置，第二液体输送装置包括第二液体输送管，该第二液体输送管穿过第二静电雾化装置；第二静电雾化装置用于将第二液体输送装置输送过来的配体溶液雾化并使其带电，包括第二气体输送管、第三三通连接件、第二电极套管、第四三通连接件和第二电极，其中，第二气体输送管通过第三三通连接件套在第二液体输送管外面，且第三三通连接件的第三个通口设置成进气口，用于向第二气体输送管通入高压气体；第二电极套管通过第四三通连接件套在第二气体输送管外面，且第四三通连接件的第三个通口用于第二电极的接电接头，第二电极设置在第二气体输送管的外面且在第二电极套管的里面；所述MOF晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建强，罗峰，李建红，孟盼盼，罗明标，刘淑娟，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36