[发明专利]一种连续快速纯化MOFs的方法

说明书

本发明公开了一种连续快速纯化MOFs的方法，其具体步骤如下：将纯化溶剂和MOFs粗产品，分别通过蠕动泵用T型混合器混合后进入到置于超声水浴中的盘管反应器中纯化；纯化后的产品进行离心分离；选择溶剂重复上述纯化和离心步骤；倒出上层清液后固体样品干燥得到高纯度MOFs产品。本发明通过连续流动超声法快速纯化MOFs粗产品，可解决MOFs溶剂使用量大、纯化时间长、纯化效率低等问题，可替代目前的溶剂交换法，为MOFs放大制备与纯化提供方法。

技术领域

本发明涉及一种连续快速纯化MOFs的方法，属于材料与化工工艺研究领域。

背景技术

金属有机框架材料MOFs由于其良好的结构具有大量的潜在应用，因此已成为学术和商业的焦点。MOFs广泛应用于分离，存储，传感和药物输送等领域，随着MOFs规模化生产，以高纯度和低成本生产MOFs成为关键，因此开发经济环保、连续操作的MOFs纯化方法具有巨大的市场前景。

MOFs的常见纯化方法是溶剂交换法，但该方法纯化时间长、难与大规模应用。TheKyVo等(CrystalGrowthDesign,2019)将合成的MOFs浆液离心分离，用DMF在70℃下浸泡6h(2次)和乙醇在70℃下浸泡6h(2次)，并在70℃下干燥24h，纯化后的MOFs比表面积为1320m²/g，孔体积为1.50cm³/g，产率为90％。

FlorenceR等(InorganicChemistry,2014)在配备有回流冷凝器和聚四氟机械搅拌器的5L玻璃反应器中合成MOFs,将浆液过滤回收510gMOFs粗产品；MOFs粗产品在333K下重新分散于7LDMF，搅拌6h，然后通过过滤回收固体产物，重复相同的步骤两次。然后使用甲醇代替DMF以相同的步骤再次纯化MOFs，化后的MOFs比表面积为1375m²/g，孔体积为1.27cm³/g，产率为67％。该纯化方法间歇操作、纯化时间长，操作成本高。

综上所述，目前MOFs的纯化方法存在问题为：

(1)纯化时间长，纯化效率低；

(2)纯化均为间歇过程，无法连续大批量的纯化MOFs，操作成本高，而且会带来一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有工艺的缺点，提供一种连续快速纯化MOFs材料的方法。MOFs的纯化过程简单且纯化效率高。

本发明技术方案为：一种连续快速纯化MOFs的方法，其具体步骤如下：将纯化溶剂和MOFs粗产品，分别通过蠕动泵用T型混合器混合后进入到置于超声水浴中的盘管反应器(一般体积20～200mL)中纯化；其中进料流速为1～10mL/min；纯化温度为30～70℃；纯化时间为2～20min；超声频率30-130KHz；纯化后的产品进行离心分离；选择溶剂重复上述纯化和离心步骤；倒出上层清液后固体样品干燥得到高纯度MOFs产品。

优选所述的纯化溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇或甲醇中的一种或两种。

优选纯化溶剂和MOFs粗产品的液固比为10～70g/g；更优选纯化液固比为10～30g/g。

优选离心分离的离心转速为6000～12000r/min，离心时间为8～15min；更优选离心转速为8000～10000r/min；更优选离心时间为10～12min。

优选选择溶剂重复上述纯化和离心步骤中的溶剂为水、乙醇或甲醇；优选重复纯化和离心步骤的次数为1～3次，更优选纯化次数为2～3次。

优选盘管反应器为可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)或不锈钢中的任意一种。