[发明专利]金属-有机框架的生产

说明书

用于生产金属有机框架的设备，包括：管状流动反应器，所述管状流动反应器包括管状主体，在使用时，形成所述金属有机框架的前体化合物被进给并且流动到所述管状主体中，所述管状主体包括至少一个环形回路。

技术领域

本发明大体上涉及用于生产金属-有机框架的设备、工艺和系统。本发明特别适用于生产金属-有机框架(MOF)，并且将便利的是，其后关于那些示例性应用公开本发明。

发明背景

以下对本发明背景的讨论旨在促进对本发明的理解。然而，应该理解，该讨论不是确认或承认所提及的任何材料截止本申请的优先权日被公布、是已知的或是公知常识的一部分。

金属-有机框架(MOF)是一类有前途的多孔材料，具有可调功能、大孔径和最高的已知表面积。这些特性高度有益于大量的工业应用，诸如气体储存、气体分离、药物递送和催化。然而，到目前为止，这些材料的成本仍然过高，从而限制这些材料对预期的市场或技术产生重大影响的能力。在学术文献中描述的极少数的MOF是可商购的，其可用性限于少量(克)。

获取MOF的潜在应用的重要要求是以经济价格点大量(kg规模或更高)常规地合成MOF材料的能力。这样的工艺需要是通用的、有效的和可缩放的合成，该合成能够大量生产MOF，以便将这些材料引入现实世界的应用。

然而，由于延长的反应时间(～24小时)和低品质的材料收率，传统的实验室路线例如经典溶剂热合成难以放大。此外，多种多样的可获得的综合合成方法(syntheticsynthesis method)具有单一性质，这为任何预期的生产工艺提供固有的不灵活性。

放大MOF合成的障碍中的一种是，MOF通常在反应表面处成核，这意味着反应容器的尺寸成为合成条件中的重要参数。因此，当放大到较大的容器中时，在小型实验室规模条件下进行的反应并不总是成功的，这将放大的MOF化学限制于在其制备中是稳健的少量的MOF，所述少量的MOF各自需要定制设备。因此，便利地扩大生产规模、保持足够的停留时间、同时最小化容器的几何结构的方法对于所应用的MOF化学是极其有吸引力的，提供了生产的通用路线。

连续流动化学作为化学合成的一种范式转换方法(paradigm shiftingapproach)而闻名。可获得的改进的传热和传质常常导致改进的反应收率、减少的反应时间、较快的反应合成、新的合成途径以及较广泛的绿色化学影响。