[发明专利]一种金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂及其制备方法，属于新能源材料技术领域。由优选的金属有机框架和优选的卤化物通过溶液渗透重结晶法制备了金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂，采用优选的金属有机框架悬浮液浓度和优选的卤化物溶液浓度，在所述的金属有机框架表面和孔隙结构中均匀地吸附所述的卤化物，氨吸附/解吸过程中，所述的金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂同时捕获氨而发生物理‑化学耦合吸附以实现高效的储热与制冷性能。本发明可有效解决传统石墨基复合氨吸附剂浸渍盐比例和吸附量低、堆积状态下传热传质能力差等问题，所述的金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂首次应用于吸附式制冷与储热系统，可实现较高的卤化物浸渍量、氨吸附量以及传热传质等性能。

技术领域

本发明涉及一种金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂及其制备方法，属于新能源材料技术领域。

背景技术

吸附式制冷或储热技术是一种采用太阳能或工业余热等中低温热源驱动的高效节能技术，常以氨作为循环工质，不产生温室效应和臭氧空洞的环境友好型制冷储热方式而备受关注。与蒸汽压缩式系统相比，吸附式制冷或储热系统具有结构简单、无噪音、使用寿命长、投资运行费用低等优点。

目前，利用卤化物形成络合物的形态来吸附氨具有无毒无害、氨吸附量大、再生容易、价格低廉以及性能稳定等优点，成为制冷空调和高效储热领域比较重要的无机盐。而以膨胀石墨为基质、卤化物为载体的复合氨吸附剂，以其较高的吸附性价比也一直是制冷与储热领域的研究热点。如Anthony Paul Roskilly教授在Energy onversion andManagement(138(2017)651–658)上发表的“Experimental investigation on aninnovative resorption system for energy storage and upgrade”以及L.L.Vasiliev教授在Applied Thermal Engineering(38(2012)124-130)上发表的“Three adsorberssolar cooler with composite sorbent bed and heat pipe thermal control”。因此应用于吸附制冷与储热的常用化学氨吸附剂基本上为卤化物/膨胀石墨。

然而，以膨胀石墨作为基质的复合氨吸附剂存在浸渍盐比例不高、吸附量较低、堆积状态下传热传质能力弱等严重的缺点而限制了实际应用的需求。本发明为了解决本领域技术人员对卤化物/膨胀石墨氨吸附剂一直存在的吸附性能不佳和传热传质性能较差等问题，首次制备出氨吸附性能和传热传质性能较好的金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂用于制冷与储热系统，以获得最佳的制冷与储热性能。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂的制备方法，以解决传统以膨胀石墨作为基质的混合氨吸附剂浸渍盐比例与氨吸附量低、堆积状态下传热传质能力差等问题。本发明所制备的氨吸附性能和传热传质性能较好的金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂应用于制冷与储热系统，可以显著提高卤化物的浸渍量、氨吸附量以及传热传质能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

采用溶液渗透重结晶法，在优选的卤化物盐溶液中加入优选的经过水热合成、超声分散形成的金属有机框架悬浮液，所得混合溶液经过搅拌渗透、离心沉淀、干燥重结晶、活化与定形后即得金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂。

进一步地，所述金属有机框架包括MIL系列、ZIF系列、UiO系列、M-BTC系列和NU系列多孔基质中的一种或多种的组合。

进一步地，所述金属有机框架是由金属团簇和有机配体经过水热合成方法制备得到的多孔材料，并与氨气而非水发生吸附/解吸过程。

进一步地，所述含金属有机框架的悬浮液的浓度为10±5mg/ml。