[发明专利]一种微通道反应器制备普鲁士蓝类似物的方法

说明书

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种微通道反应器制备普鲁士蓝类似物的方法。将用于合成普鲁士蓝类似物的溶液采用平流泵按比例输入微通道反应器中，从微通道反应器中输出的悬浊液经静置和离心清洗、干燥后获得普鲁士蓝类似物材料。本发明利用微通道反应器比表面积大和传质能力强的特点，可实现流体的瞬间均匀混合，使流体在微通道内反应迅速，且能够解决高浓度溶液合成的普鲁士蓝类似物材料黏连的问题，提高普鲁士蓝类似物材料的合成效率；并且该方法无放大效应，适用于各种以溶液混合法所制的普鲁士蓝类似物材料的制备及其规模化生产。

技术领域：

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种微通道反应器制备普鲁士蓝类似物的方法。

背景技术：

普鲁士蓝类似物(Prussian Blue Analogues,简称PBA)是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料；PBA具有多孔性、大的比表面积、结构多样性等特点，因此广泛应用于气体吸脱附、催化、电化学储能等领域。PBA具有多种合成方法，其中多种PBA材料可通过简单的溶液共沉淀法制得，这种制备方法简单易行、低能耗，受到科研工作者的关注。但这种制备方法要求的溶液浓度低，进而造成产率和制备效率低，且无法实现连续制备，而在常规的制备方式中增加溶液浓度又会使颗粒团聚或黏连，导致比表面积降低，对后续的应用造成负面影响。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是现有的普鲁士蓝类似物制备方法中要求的溶液浓度低，造成产率和制备效率低，而增加溶液浓度又会使颗粒团聚或黏连，导致比表面积降低，对后续的应用造成负面影响。

为解决上述问题，本发明通过一种微通道反应器制备普鲁士蓝类似物的方法，通过微通道反应器的微结构单元能够对流经的反应流体进行切割，使反应流体在微米尺度下进行混合，且由于其内部的微结构使得微通道反应器设备具有大的比表面积；所述方法利用微通道反应器比表面积大和传质能力强的特点，可实现流体的瞬间均匀混合，使流体在微通道内反应迅速，且能够解决高浓度溶液合成的普鲁士蓝类似物材料黏连的问题，提高普鲁士蓝类似物材料的合成效率；并且该方法可实现连续制备，无放大效应，适用于各种以溶液混合法所制的普鲁士蓝类似物材料的制备及其规模化生产。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现，一种微通道反应器制备普鲁士蓝类似物的方法，将用于合成普鲁士蓝类似物的溶液采用平流泵按比例输入微通道反应器中，从微通道反应器中输出的悬浊液经静置和离心清洗、干燥后获得普鲁士蓝类似物材料，具体包括以下步骤：

(1)配制合成普鲁士蓝类似物的含有金属离子盐和螯合剂的溶液A和含有有机配体的溶液B；

(2)将平流泵Ⅰ和平流泵Ⅱ的输入管端分别浸入溶液A和溶液B中，两台平流泵的输出口用软管连接微通道反应器的两个进液口；

(3)同步启动平流泵Ⅰ和平流泵Ⅱ，平流泵Ⅰ和平流泵Ⅱ的流速相同，流速范围为1.0-10.0mL/min，若流速过低，则两溶液混合反应时间过长，易导致微反应器堵塞，而流速过低会导致反应不够充分，对后续晶体生长造成负面影响；溶液A和溶液B由平流泵输入微通道反应器内并在其中混合、反应，进而形成悬浊液从微通道反应器中输出；

(4)从微通道反应器中输出悬浊液的静置沉淀；

(5)将悬浊液进行离心并清洗后干燥。

进一步的，所述溶液A为含有待配位金属离子和螯合剂的溶液，溶液B为含有有机配体的溶液，例如A溶液可以为硝酸镍与柠檬酸钠的混合水溶液，B溶液为钴氰化钾的水溶液。

进一步的，所述溶液A为含有0.03-0.09mol/L过渡金属盐和0.045-0.135mol/L螯合剂的混合溶液，溶液B为浓度为0.02-0.06mol/L的过渡金属氰化物溶液，若浓度过低，则难以生成PBA颗粒，而浓度过高会导致晶体生长空间过小而产生黏连团聚现象。