[发明专利]变径微通道反应器及以其制备金属负载型MOFs催化剂的方法

说明书

本发明提供一种变径微通道反应器及以其制备金属负载型MOFs催化剂的方法。所述变径微通道反应器包括反应器入口和反应管，反应器入口包括混合器和运载相通道口，混合器为依次设置的Y型混合器和T型混合器；反应管包括恒温装置；其中，反应管内设置文丘里结构连接T型混合器。以上述反应器制备金属负载型MOFs催化剂的方法：将MOFs金属前驱体溶液A和有机配体溶液B分别从Y型混合器两侧的入口通入形成MOFs混合液；由运载相通道口通入的惰性运载相D在T型混合器内将MOFs混合液剪切为液滴，与活性金属前驱体溶液C反应，得催化剂前驱体；依次进行分离、洗涤、干燥和活化。该方法工艺简单耗时短，微通道反应实现连续生产消除批次差异，有助于提高催化剂活性。

技术领域

本发明属于多孔材料制备技术领域，尤其涉及一种变径微通道反应器及以其制备金属负载型MOFs催化剂的方法。

背景技术

MOFs是金属有机骨架化合物(英文名称Metal organic Framework)的简称，是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。MOFs具有比表面积高、密度低、孔结构可调、配体可设计及易修饰等特性。

鉴于MOFs材料具有大的孔体积、比表面积和丰富的孔结构，有利于金属颗粒的高度分散。因此，选择合适的方法将活性金属负载到MOFs上是一种直接和有效的应用路径。这类方法优点主要体现在制备过程简单、活性中心分布均匀、催化活性高，缺点是稳定性不好、容易失活。

目前，常用的合成金属负载型MOFs催化剂的方法，是将现有的MOFs材料作为载体，通过浸渍法、共沉淀法、溶胶法、气相法、固态法等方法将活性金属负载到MOFs上；除此之外，还可以通过一步法将金属或金属前体和合成MOFs的原材料同时加入到反应溶液中，通过自组装形成金属纳米粒子和MOFs的复合催化剂。

中国专利201911079245.7提供了一种一步法合成双金属MOFs催化剂及其制备方法和用途，其中包含镍离子、锰离子和有机羧酸配体。

中国专利202110172332.8公开了一种双金属有机骨架材料催化剂、制备方法及应用。该发明采用直接溶剂热合成法制备有效的双金属有机骨架材料催化剂，包括合成、洗涤、干燥、活化步骤。

然而，上述专利中双金属MOFs材料的制备均为间歇反应，而实际应用中间歇制备工艺存在着放大效应，且存在生产周期长，制备效率低，产品性能不稳定等问题。

微通道反应器具有换热效率和混合效率高、可精准的控制工艺参数，工艺过程可控性强，过程环保绿色化、安全性高等优点，适用于采用液相化学制备法的各类材料合成。与间歇反应工艺相比，微通道反应器可以显著提升合成效率和产量，实现高效的连续生产，消除批次差异，无放大效应。因此，研究使用微通道反应器制备金属负载型MOFs催化剂具有重要的实际意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变径微通道反应器及以其制备金属负载型MOFs催化剂的方法，以解决上述问题。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

本发明提供一种变径微通道反应器，包括反应器入口和反应管，所述反应器入口包括混合器和运载相通道口，所述混合器为依次设置的Y型混合器和T型混合器；所述反应管包括恒温装置；

其中，所述反应管内设置文丘里结构连接所述T型混合器。

可选的，所述Y型混合器通道内径为0.2～4mm，所述T型混合器通道内径为0.2～4mm；

优选地，所述变径微通道反应器变径前与变径后的内径之比为1.5～5，进一步优选地，所述变径微通道反应器变径前与变径后的内径之比为2～3。