（一）    技术名称：

       高吸湿性MOF材料的规模化制备技术
（二）    技术提供方：
        freegratisporn 王鹏 [email protected]
（三）    适用范围：
       该技术适用于空气除湿、大气水分捕集、空调系统湿度调控以及中低湿度环境空气处理等领域。适用于中低湿度环境条件下的水蒸气吸附与可逆释放，可与多种空气处理装置或吸附设备结合使用。
（四）    技术内容：
       1、技术原理
       吸湿性金属有机框架材料（MOF）因其微孔结构而具有极强的吸湿能力；而且该类材料的脱附再生温度明显低于沸石等它微孔材料，以其作为吸附性除湿设备的活性材料时，可以大幅降低运行能耗，是下一代先进除湿和空气取水技术的核心关键材料。然而，目前这类材料仍面临量产困难、成本较高等问题，尚未实现大规模应用。本研究团队开发了一种低成本的常温常压绿色MOF制备技术，能够批量制备高吸湿性MOF材料。该技术利用低成本原料，在水体系中，在低温低压条件下实现量产。通过原料套用可以实现极高的原子经济性和极低的废液排放处理需求。目前，实验室已经成功制备出10公斤级的材料。所制得的吸湿MOF材料在25°C、30%相对湿度下的吸湿量可达0.3克/克，脱附再生温度仅为60°C，远低于传统吸附材料：硅胶（脱附再生温度在100°C以上）和沸石分子筛（脱附再生温度200-400°C）。超低的脱附再生温度使其可以利用低于80度的低品位废热用于吸附剂再生，在一些有大量废热的场所可以实现近零能耗除湿。本项目所开发的高吸湿性MOF材料有望替代硅胶和分子筛，用于制造下一代先进低能耗高效除湿设备。
       2、技术创新性
       针对吸湿性MOF材料规模化制备的一系列问题，团队开发的低成本的常温常压制备技术实现了该类材料的规模化制备，具体创新点如下：
       1）反应条件温和，大幅降低制造成本。该技术摒弃了高温高压的苛刻条件，在接近常温常压条件下，即可实现高质量结晶的吸湿性MOF材料的合成，显著降低了生产能耗和设备投资。同时简化了工艺流程，为工业化生产提供了可行路径。
       2）引入调节剂精准调控结晶过程，显著提升产率。通过添加合适的调节剂，有效调控MOF的成核与结晶速率，克服了传统方法晶体生长缓慢、产率低下的瓶颈，大幅提高的单位反应空间的产能，在实验室内小型反应釜内即可实现10公斤级量级的生产，生产效率远高于常规方法。
       3）工艺优化彻底。原料成本低廉，具备明显的经济优势。原料套用实现极高的原料利用率，超低的废液排放需求。
       3、技术优势
       1）合成成本低廉，工艺绿色温和。本技术采用常温常压反应条件，无需高温高压设备，能耗大幅降低；以廉价试剂为原料，以水作为溶剂，不使用DMF等有毒有机溶剂，过程绿色环保，原料成本与制造成本均显著低于传统溶剂热法。
       2）产率高，易于规模化生产。 通过引入调节剂精确调控成核与结晶速率，大幅提升合成效率。实验室已实现10公斤级稳定量产，时空产率远超常规方法，为吸湿性MOF材料的真正规模量产及后续工业化应用奠定了坚实基础。
       3）吸附性能优异，低湿度下表现突出且稳定性好。 所制备的吸湿性MOF材料在25℃、30%相对湿度条件下的吸湿容量高达0.3 g/g，优于大多数同类型MOF材料及传统吸附剂。该材料具有优异的稳定性，3000次吸脱附循环后稳定性保持在95%以上。
       4）脱附温度极低，可利用低品位热源。 该材料在60℃即可高效脱附再生，远低于硅胶（＞100℃）和分子筛（＞200℃）。
       5）可替代传统材料，适配低温除湿设备。 基于低脱附温度与高吸湿容量的双重优势，该材料可理想地替代硅胶和分子筛，用于制造低温除湿设备，在节能降耗的同时提升除湿效率，具有广阔的市场应用前景。
       4、工艺流程
       该高吸湿性MOF材料采用常温常压溶液化学合成制备路线，在制备过程中将反应原料（金属盐、配体、调节剂等）加入到水中，在室温或者轻微加热的条件下搅拌24小时后，通过离心即可得到产品。原料母液经过简单处理后可以多次套用。