本实用新型属于金属有机骨架材料制备装置领域，具体涉及一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置。
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。
据现有技术表明，将碱性官能团通过一定的方式引入到金属有机骨架中，构建功能化的金属有机骨架，可以提高金属有机骨架的使用性能；同时不同碱性功能的金属有机骨架其孔径、形貌以及可应用领域也会发生改变。但是现有技术中还未有碱功能复合金属有机骨架规模化的制备装置，并且目前采用的碱功能修饰工艺也未有碱性可调控的制备装置，由此，提出一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置十分必要。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置，本装置在碱性官能配体在合成的过程中可以进行ph的调控，从而制备出规定ph值范围的碱性官能配体，并且包括一种配体交换釜，其设置有加热装置和冷却装置，两种装置在协同作用下，可以使反应在常温与高温条件下交替进行。使用本装置可以制备出碱性可调控金属有机骨架材料。
为实现上述目的，按照本实用新型，提供一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置，包括金属有机骨架制备单元、碱性配体制备单元、以及与二者连接的配体交换釜；
所述金属有机骨架制备单元包括相互连接的第一储料罐、第二储料罐、第一反应室、第一洗涤室和第一收集室；所述第一储料罐、第二储料罐出料口分别与第一反应室顶端的入料口连通，所述第一反应室底端的出料口与第一洗涤室连通，所述第一反应室出料口与配体交换釜连通，将制备的金属有机骨架固相液体输入至配体交换釜内；
所述碱性配体制备单元包括相互连接的第三储料罐、第四储料罐、第二反应室、第二洗涤室和第二收集室；所述第三储料罐、第四储料罐出料口分别与第二反应室顶端的入料口连通，所述第二反应室底端的出料口与第二洗涤室连通，所述第二反应室出料口与配体交换釜连通，将制备的碱性配体固相液体输入至配体交换釜内；
所述第一收集室出料口的导管与第二收集室出料口的导管交汇，所述交汇处与所述配体交换釜顶端的入料口通过导管连通。
优选地，所述第四储料罐与所述第二反应室连通的入料口处设置有滴加泵装置，所述第二反应室内腔设置有ph传感装置，所述滴加泵装置和ph传感装置均与外部的滴加控制单元电连接。
优选地，所述配体交换釜包括加热装置和冷却装置，所述加热装置嵌于所述配体交换釜底部的内壁中，所述冷却装置设置于所述配体交换釜的外壁。
优选地，所述配体交换釜还包括温度计时控制装置，所述加热装置和冷却装置均与温度计时控制装置连接，用于进行常温与高温交替反应控制。
优选地，所述冷却装置设有两个接口与所述配体交换釜的外界连通，用于冷却流体的输入/输出。
优选地，所述温度计时控制装置包括温度传感装置和计时控制装置，所述温度传感装置设置于配体交换釜的内壁，所述计时控制装置设置于所述配体交换釜的外壁。
优选地，所述计时控制装置包括时间显示界面。
优选地，所述配体交换釜还包括压力控制装置，所述压力控制装置贯穿所述配体交换釜外壁，一端设置于配体交换釜腔内中，另一端设置于配体交换釜顶端。
优选地，所述配体交换釜出料口连接洗涤干燥室，将复合后的产物经洗涤、干燥后输出。
优选地，所述第一洗涤室、第二洗涤室和洗涤干燥室均设有出液口与废液处理池连接。
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，能够取得下列有益效果：
(1)本实用新型提供一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置，在碱性配体合成单元在合成的过程中设置有ph值反应调控装置，可以制备出规定ph值范围的碱性官能配体，根据碱性官能配体不同从而制备出不同碱性功能的金属有机骨架。
(1)本实用新型提供一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置，包括一种配体交换釜，其设置有加热装置和冷却装置，两种装置在协同作用下，可以使反应在常温与高温条件下交替进行。
(2)本实用新型提供一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置，可以适用碱功能复合有机金属骨架材料的规模化生产。通过系统化的装置代替人工的实验操作，减少了工作量，使工艺更加自动化。
附图说明
图1为按照本实用新型实现的一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置的整体结构示意图；
图2为按照本实用新型实现的一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置的第四储料罐与第二反应室的细节示意图；
图3为按照本实用新型实现的一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置的配体交换釜的细节示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
第一储料罐-1，第二储料罐-2，第一反应室-3，第一收集室-4，第三储料罐-5，第四储料罐-6，第二反应室-7，第二收集室-8，配体交换釜-9，洗涤干燥室-10，废液处理池-11，第一洗涤室-12，第二洗涤室-13，滴加泵装置-601，ph传感装置-602，滴加控制单元-603，压力控制装置-901，加热装置-902，冷却装置-903，温度计时控制装置-904，温度传感装置-905，计时控制装置-906。
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。
需要说明的是，本实用新型涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里描述或图示的那些以外的顺序实施。
如图1所示，根据本实用新型一种具体的实施方式，一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置，用于制备碱功能复合金属有机骨架，其合成流程包括首先制备出金属有机骨架材料和碱性官能配体，然后再将该金属有机骨架材料与碱性官能配体的溶液复合进行配体交换，其中，碱性官能配体在合成的过程中进行ph的调控制备出一定ph值范围的碱性官能配体，同时在进行配体交换的时候需要常温与高温反应条件进行交替。
本实施例中，一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置包括金属有机骨架制备单元、碱性配体制备单元、以及与二者连接的配体交换釜9；
进一步地，金属有机骨架制备单元包括相互连接的第一储料罐1、第二储料罐2、第一反应室3、第一洗涤室12和第一收集室4；第一储料罐1、第二储料罐2出料口分别与第一反应室3顶端的入料口连通，第一反应室3底端的出料口与第一洗涤室12连通，第一反应室3出料口与配体交换釜9连通，将制备的金属有机骨架固相液体输入至配体交换釜9内。
更进一步地，第一储料罐1和第二储料罐2分别通过出料口与第一反应室3顶端的进料口连通，则金属离子溶液与配体在第一反应室3内进行混合。反应的溶剂可以通过第一反应室3侧壁的进料口输入，或者分别与配体和金属源混合流入第一反应室3中。配体和金属源在第一反应室3中自主装反应生成金属有机骨架材料。
更进一步地，该第一储料罐1及第二储料罐2分别用于储存制备配体和金属离子溶液。该反应的配体包括对苯二甲酸，均三苯甲酸、2-氨基对苯二甲酸，2-羟基对苯二甲酸，2-溴对苯二甲酸，2,5-二羟基对苯二甲酸，2,2'-联吡啶-5,5'-二羧酸，2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪，偶氮苯-4,4-二羧酸，2,5-二氨基对苯二甲酸，4-(4-吡啶基)苯甲酸等其中的一种，但不限于此。该反应的金属离子溶液包括金属包括硝酸镍，氯化镍，硫酸镍，醋酸镍，硝酸钴，氯化钴，硫酸钴，醋酸钴，硝酸铁，氯化铁，硫酸铁，醋酸铁，硝酸铝，氯化铝，硫酸铝，醋酸铝，硝酸锰，氯化锰，硫酸锰，醋酸锰，硝酸钛，氯化钛，硫酸钛，硝酸银等其中的一种，但不限于此。参与反应的溶剂包括：甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺溶液，二氯甲烷，二甲基亚砜等至少一种，且不限于此。
进一步地，碱性配体制备单元包括相互连接的第三储料罐5、第四储料罐6、第二反应室7、第二洗涤室13和第一收集室8；第三储料罐5、第四储料罐6出料口分别与第二反应室7顶端的入料口连通，第二反应室7底端的出料口与第二洗涤室13连通，第二反应室7出料口与配体交换釜9连通，将制备的碱性配体固相液体输入至配体交换釜9内。
更进一步地，第三储料罐5和第四储料罐6分别通过出料口与第二反应室7顶端的进料口连通，则碱性官能溶液与有机溶剂在第二反应室7内进行混合。碱性官能溶液与有机溶剂在第二反应室7中反应生成碱性官能团配体。
更进一步地，碱性官能溶液中碱性官能团配体优选为：n-甲氨基甲酰氯，二甲氨基甲酰氯，亚氨基芪甲酰氯，二甲氨基硫代甲酰氯，1-苯基-5-三氟甲基吡唑-4-酰氯，n-氯甲基-n-苯基氨基甲酰氯，2,4-二氯-5-嘧啶甲酰氯，5-溴-2,3-二氨基氟代苯，2-氨基-3-氯丙烷，2-氯-1-二甲氨基丁烷，2-氯-1-二甲氨基丙烷，3-氯-1-二乙氨基丙烷，二甲氨基氯乙烷，二烷氨基乙基-2-氯，3-氟-1-二乙氨基丙烷，3-氯-1-二乙氨基丁烷，四(二氟氨基亚甲硝胺基)乙烷。其中，用于溶解上述碱性官能团配体的溶剂包括：甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺溶液，二氯甲烷，二甲基亚砜等至少一种，且不限于此。
进一步地，第一收集室4出料口的导管与第二收集室8出料口的导管交汇，交汇处与配体交换釜9顶端的入料口通过导管连通。
更进一步地，第一反应室3制备好的金属有机骨架材料进入第一收集室4，第二反应室7制备好的碱性官能配体进入第二收集室8，两种原料按一定比例输入至配体交换釜9，在输入导管内可以提前交汇混合。
本实施方式中，如图2所示，第四储料罐6与连通的入料口处设置有滴加泵装置601，第二反应室7内腔设置有ph传感装置602，滴加泵装置601和ph传感装置602均与设置于第二反应室7外部的滴加控制单元603电连接。
进一步地，第二反应室7中碱性官能配体的反应ph＝8-12，制备后的碱性官能配体与金属有机骨架材料通过配体交换后形成碱功能的金属有机骨架材料，因此制备的碱性官能配体的ph值决定了该碱性官能配体上接枝的碱性官能团的含量，从而决定了最终生成的碱功能的金属有机骨架材料的碱性功能，这会影响碱功能的金属有机骨架孔径大小，形貌等，从而使其具有不同的功能属性。为了更好调控最终产物碱功能，从而控制产物性能，本实施例在碱性官能配体合成过程中设置ph传感装置602来测量原料的ph度，同时将碱性官能溶液通过滴加泵装置601滴加进入第二反应室7，并将滴加泵装置601和ph传感装置602与滴加控制单元603电连接，通过滴加控制单元603控制碱性官能溶液的滴加量，从而控制碱性官能配体的ph值。
更进一步地，在滴加控制单元603设定一定的ph值反应范围，将碱性官能溶液通过滴加泵装置601滴加进入第二反应室7，与有机溶液进行反应，ph传感装置602在第二反应室7内监测反应的ph值，并反馈至滴加控制单元603，滴加控制单元603根据接收的ph值，向滴加泵装置902下达滴定的指令，来控制滴加泵装置902的滴加速度或者停止滴加。
更进一步地，碱性官能溶液通过滴加泵装置601滴加进入第二反应室7也可以使反应更加充分的进行，从而使反应更加完全。
本实施方式中，如图3所示，配体交换釜9包括加热装置902和冷却装置903，加热装置902嵌于配体交换釜9底部的内壁中，冷却装置903设置于配体交换釜9的外壁。
进一步地，由于金属有机骨架材料与碱性功能配体溶液需要在常温与高温交替的条件下反应。为了更好的控制其反应温度的来回转换，需要设置对应的加热装置902和冷却装置903来调控常温与高温，在操作过程中两种装置协同作用，来保证配体交换釜9内的温度在一定时间段内保持恒定。常温控制温度范围优选为15～25℃，高温控制温度范围优选为80～100℃。
更进一步地，冷却装置903设有两个接口与配体交换釜9的外界连通，用于冷却流体的输入/输出。冷却流体从冷却装置903上部的接口处进入，从冷却装置903下部的接口处流出。冷却流体优选为水。
进一步地，配体交换釜9还包括温度计时控制装置904，加热装置902和冷却装置903均与温度计时控制装置904连接，用于进行常温与高温交替反应控制。
更进一步地，配体交换釜9还设置有温度计时控制装置904，该装置分别与加热装置902和冷却装置903连接，温度计时控制装置904可以用于两种不同温度交替的计时，当某一温度的计时反应时间达到了，会控制加热装置902和冷却装置903转换为另一种温度。
进一步地，温度计时控制装置904包括温度传感装置905和计时控制装置906，温度传感装置905设置于配体交换釜9的内壁，计时控制装置906设置于配体交换釜9的外壁。温度传感装置905感应到复合反应的温度后反馈至计时控制装置906，计时控制装置906根据实时温度操控加热装置902和冷却装置903的工作。
更进一步地，计时控制装置906包括时间显示界面，可以进行温度时间的计时显示，该显示界面可以设置为触摸屏，工作人员可以通过该显示界面进行温度、温度时间的设置。
更进一步地，配体交换釜9下还可设置有排料口，用于配体交换釜9的洗涤，或者反应事故时进行疏通。
进一步地，配体交换釜9还包括压力控制装置901，压力控制装置901贯穿配体交换釜9外壁，一端设置于配体交换釜9腔内中，另一端设置于配体交换釜9顶端。用于保护气压的控制，避免气压太大引起反应事故或者气压太小无法起到保护作用。
本实施方式中，配体交换釜9出料口连接洗涤干燥室10，将复合后的产物经洗涤、干燥后输出。洗涤干燥室10用于将最后的产物进行洗涤干燥，包括干燥腔和滤液腔，中间设有滤膜传输装置，可以将洗涤过滤后的产物从出料口传输出。
本实施方式中，第一洗涤室12、第二洗涤室13和洗涤干燥室10均设有出液口与废液处理池11连接。进行废液的处理。
本实施方式中，所有的反应装置选择耐高温、耐腐蚀的材质，并且反应釜3和废液处理池8内设有搅拌装置，用于产物反应或者废液处理时进行反应原料的混合。
本领域的技术人员容易理解，以上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。
1.一种碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，包括金属有机骨架制备单元、碱性配体制备单元、以及与二者连接的配体交换釜(9)；
所述金属有机骨架制备单元包括相互连接的第一储料罐(1)、第二储料罐(2)、第一反应室(3)、第一洗涤室(12)和第一收集室(4)；所述第一储料罐(1)、第二储料罐(2)出料口分别与第一反应室(3)顶端的入料口连通，所述第一反应室(3)底端的出料口与第一洗涤室(12)连通，所述第一反应室(3)出料口与配体交换釜(9)连通，将制备的金属有机骨架固相液体输入至配体交换釜(9)内；
所述碱性配体制备单元包括相互连接的第三储料罐(5)、第四储料罐(6)、第二反应室(7)、第二洗涤室(13)和第二收集室(8)；所述第三储料罐(5)、第四储料罐(6)出料口分别与第二反应室(7)顶端的入料口连通，所述第二反应室(7)底端的出料口与第二洗涤室(13)连通，所述第二反应室(7)出料口与配体交换釜(9)连通，将制备的碱性配体固相液体输入至配体交换釜(9)内；
所述第一收集室(4)出料口的导管与第二收集室(8)出料口的导管交汇，所述交汇处与所述配体交换釜(9)顶端的入料口通过导管连通。
2.根据权利要求1所述的碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，所述第四储料罐(6)与所述第二反应室(7)连通的入料口处设置有滴加泵装置(601)，所述第二反应室(7)内腔设置有ph传感装置(602)，所述滴加泵装置(601)和ph传感装置(602)均与外部的滴加控制单元(603)电连接。
3.根据权利要求1所述的碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，所述配体交换釜(9)包括加热装置(902)和冷却装置(903)，所述加热装置(902)嵌于所述配体交换釜(9)底部的内壁中，所述冷却装置(903)设置于所述配体交换釜(9)的外壁。
4.根据权利要求3所述的碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，所述配体交换釜(9)还包括温度计时控制装置(904)，所述加热装置(902)和冷却装置(903)均与温度计时控制装置(904)连接，用于进行常温与高温交替反应控制。
5.根据权利要求4所述的碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，所述冷却装置(903)设有两个接口与所述配体交换釜(9)的外界连通，用于冷却流体的输入/输出。
6.根据权利要求4所述的碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，所述温度计时控制装置(904)包括温度传感装置(905)和计时控制装置(906)，所述温度传感装置(905)设置于配体交换釜(9)的内壁，所述计时控制装置(906)设置于所述配体交换釜(9)的外壁。
7.根据权利要求6所述的碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，所述计时控制装置(906)包括时间显示界面。
8.根据权利要求1所述的碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，所述配体交换釜(9)还包括压力控制装置(901)，所述压力控制装置(901)贯穿所述配体交换釜(9)外壁，一端设置于配体交换釜(9)腔内中，另一端设置于配体交换釜(9)顶端。
9.根据权利要求1所述的碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，所述配体交换釜(9)出料口连接洗涤干燥室(10)，所述洗涤干燥室(10)将复合后的产物经洗涤、干燥后输出。
10.根据权利要求9所述的碱性可调控金属有机骨架的制备装置，其特征在于，所述第一洗涤室(12)、第二洗涤室(13)和洗涤干燥室(10)均设有出液口与废液处理池(11)连接。
技术总结