三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置的制作方法

本实用新型属于金属有机框架材料制备装置领域，具体涉及一种三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置。

背景技术：

金属有机框架材料(mofs)通常是指金属离子或金属簇与有机配体通过自组装过程形成具有周期性无限网络结构的晶态材料，由于是无机有机的杂化体系，兼备了有机高分子和无机化合物两者的特点而显示出许多奇异的特性，广泛应用于能源生产、绿色催化等领域。最重要的是，mofs材料具有丰富的孔道、超高比表面积和大量的可修饰位点，可以针对mofs中引入相应官能团来实现对金属离子的固载进行设计制备其对应的最佳材料，因此mofs材料能够广泛应用磁性、光学、吸附、分离、催化和储氢催化等领域。

改性锆基金属有机框架材料的制备方法主要有直接合成法，合成后修饰法，以及以mofs材料为基体，采用浸渍、沉降或吸附等。为使得这种材料能够大量负载金属离子以使得更多的催化位点得到有效的应用，现在研究成果一般在mofs框架上引入具有催化活性的有机配体和负载具有催化活性组分来达到催化的目的。

目前催化材料是工业生产中不可或缺的重要组成部分，能够降低能源消耗和减少环境污染，并且实现简化工艺、缩短反应时间、降低生产成本等优势。

然而，当前的催化氧化体系尚不能完全摆脱可溶性均相催化剂的回收困难和无机重金属催化剂毒性污染等问题。

因此，以先进的催化材料实现资源循环使用和绿色可持续化生产过程已成为学术界和工业界亟待解决的严峻问题。

技术实现要素：

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本实用新型提供了一种三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置，可以大规模实现锆基mofs材料的三价铁离子改性，实现了三价铁离子的高效、快速、大规模固载，相较于现有的锆基金属有机框架材料其他复杂的改性装置，本装置具有普适性，能够普遍适用于各种过渡元素金属离子的固载。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置，包括依次相连的第一搅拌釜、第一加热搅拌釜、第一过滤池、第一离心机、第二加热搅拌釜、第二离心机、第一干燥室、第二搅拌釜、第二过滤池、第三离心机、第二干燥室；

其中，所述第一搅拌釜、第一加热搅拌釜、第一过滤池、第一离心机、第二加热搅拌釜、第二离心机、第一干燥室组成锆基金属有机框架制备装置；所述第二搅拌釜、第二过滤池、第三离心机、第二干燥室组成三价铁离子改性锆基金属有机框架制备装置。

优选地，所述第一搅拌釜的出料口与第一加热搅拌釜的进料口连通，第一加热搅拌釜的出料口与第一过滤池的进料口连通，第一过滤池的出料口与第一离心机的进料口连通，第一离心机的出料口与第二加热搅拌釜的进料口连通，第二加热搅拌釜的出料口与第二离心机的进料口连通，第二离心机6的出料口与第一干燥室的进料履带连通。

优选地，所述第一干燥室的出料履带与第二搅拌釜的进料口连通，第二搅拌釜的出料口与第二过滤池的进料口连通，第二过滤池的出料口与第三离心机的进料口连通，第三离心机的进料口与第二干燥室的进料履带连通。

优选地，所述第一过滤池、第一离心机、第二离心机、第二过滤池和第三离心机的废液出口均通过支路与废液池连通；所述第一离心机、第二离心机、第三离心机的废液出口位于各自的进料口的上方；所述第一过滤池、第二过滤池的废液出口位于各自的出料口的下方。

优选地，所述第一搅拌釜和/或第二搅拌釜采用机械搅拌装置。

优选地，所述第一搅拌釜和/或第二搅拌釜采用磁力搅拌装置。

优选地，所述第一加热搅拌釜和/或第二加热搅拌釜的外部设有加热装置且采用机械搅拌装置。

优选地，所述第一加热搅拌釜和/或第二加热搅拌釜的外部设有加热装置且采用磁力搅拌装置。

优选地，所述第一离心机、第二离心机、第三离心机的最高转速均高于5000转/分钟。

优选地，所述第一干燥室和第二干燥室均为烘箱。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本实用新型的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置，可以大规模实现锆基mofs材料的三价铁离子改性，实现了三价铁离子的高效、快速、大规模固载，相较于现有的锆基金属有机框架材料其他复杂的改性装置，本装置具有普适性，能够普遍适用于各种过渡元素金属离子的固载。

2、本实用新型的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置，在经典mofs材料的基础上，制备得到合成后修饰构筑新型催化mofs材料，应用于催化氧化，并尝试了不同过渡金属对于mofs材料的适配性；确立催化材料的金属中心和有机配体结构在催化过程中的作用机理和各组分、结构之间的协同效应，为材料的再设计和拓展应用提供实验基础和理论支持。

附图说明

图1是本实用新型实施例的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置的总体示意图；

图2是本实用新型实施例的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置的搅拌釜的示意图；

图3是本实用新型实施例的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置的加热搅拌釜的示意图；

图4是本实用新型实施例的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置的过滤池的示意图；

图5是本实用新型实施例的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置的干燥室的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本实用新型进一步详细说明。

作为本实用新型的一种较佳实施方式，如图1-5所示，本实用新型提供一种三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置，包括依次相连的第一搅拌釜1、第一加热搅拌釜2、第一过滤池3、第一离心机4、第二加热搅拌釜5、第二离心机6、第一干燥室7、第二搅拌釜8、第二过滤池9、第三离心机10、第二干燥室11；其中，所述第一搅拌釜1、第一加热搅拌釜2、第一过滤池3、第一离心机4、第二加热搅拌釜5、第二离心机6、第一干燥室7组成锆基金属有机框架制备装置；所述第二搅拌釜8、第二过滤池9、第三离心机10、第二干燥室11组成三价铁离子改性锆基金属有机框架制备装置。

所述第一搅拌釜1的出料口与第一加热搅拌釜2的进料口连通，第一加热搅拌釜2的出料口与第一过滤池3的进料口连通，第一过滤池3的出料口与第一离心机4的进料口连通，第一离心机4的出料口与第二加热搅拌釜5的进料口连通，第二加热搅拌釜5的出料口与第二离心机6的进料口连通，第二离心机6的出料口与第一干燥室7的进料履带连通。

所述第一干燥室7的出料履带与第二搅拌釜8的进料口连通，第二搅拌釜8的出料口与第二过滤池9的进料口连通，第二过滤池9的出料口与第三离心机10的进料口连通，第三离心机10的进料口与第二干燥室11的进料履带连通。

所述第一过滤池3、第一离心机4、第二离心机6、第二过滤池9和第三离心机10的废液出口均通过支路与废液池12连通；所述第一离心机4、第二离心机6、第三离心机10的废液出口位于各自的进料口的上方；所述第一过滤池3、第二过滤池9的废液出口位于各自的出料口的下方，如图4所示，内部设有过滤装置(见图4阴影部分)。

如图2所示，所述第一搅拌釜1和/或第二搅拌釜8采用机械搅拌装置；所述第一搅拌釜1和/或第二搅拌釜8还可以采用磁力搅拌装置；搅拌容器例如但不限于烧瓶。

如图3所示，所述第一加热搅拌釜2和/或第二加热搅拌釜5的外部设有加热装置(见图3下方)且采用机械搅拌装置；所述第一加热搅拌釜2和/或第二加热搅拌釜5的外部设有加热装置且还可以采用磁力搅拌装置；搅拌容器例如但不限于烧瓶。

所述第一离心机4、第二离心机6、第三离心机10为普通离心机，最高转速均高于5000转/分钟。

如图5所示，所述第一干燥室7和第二干燥室11均为烘箱，左右分别通过履带进料和出料。

下面以示例简要说明，本实用新型的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置的具体工作流程：

在第一搅拌釜1中通入去离子水，经过称量的有机配体均苯四甲酸和锆盐从顶部固体进料口进料，充分搅拌后流入第一加热搅拌釜2，加热温度为100℃，加热时间为24h；之后通入第一过滤池3，将得到白色凝胶通入第一离心机4，用去离子水作为溶剂反复清洗三次；通入第二加热搅拌釜5进行回流，加热温度为100℃，加热时间为16h；将得到的白色凝胶通入第二离心机6，用去离子水作为溶剂反复清洗三次，再用第一干燥室7进行干燥，干燥后得到锆基金属有机框架；将锆基mofs通入第二搅拌釜8，从顶部进料口加入相应的铁盐和乙醇，搅拌24h；之后通入过滤池9，将得到黄色凝胶通入第三离心机10，用1：1的水和乙醇的混合物洗涤三次，然后用乙腈洗涤一次；最后用第二干燥室11进行干燥，得到三价铁离子改性锆基金属有机框架黄色固体。过滤废液和离心废液都流入废液池12。

综上所述，本实用新型的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置，可以大规模实现锆基mofs材料的三价铁离子改性，实现了三价铁离子的高效、快速、大规模固载，相较于现有的锆基金属有机框架材料其他复杂的改性装置，本装置具有普适性，能够普遍适用于各种过渡元素金属离子的固载。本实用新型的三价铁离子改性的锆基金属有机框架材料制备装置，在经典mofs材料的基础上，制备得到合成后修饰构筑新型催化mofs材料，应用于催化氧化，并尝试了不同过渡金属对于mofs材料的适配性；确立催化材料的金属中心和有机配体结构在催化过程中的作用机理和各组分、结构之间的协同效应，为材料的再设计和拓展应用提供实验基础和理论支持。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。