上海那艾实验仪器有限公司

全国统一服务热线021-5161 9676
您的位置:首页>>资讯中心>>解决方案

一文看懂那艾喷雾干燥如何制作MOFs材料

返回列表 浏览:2 日期:2026-05-21

MOFs材料也就是金属有机框架材料,在储能、催化、环保吸附三大热门领域应用广泛,当前市场主要热点包括二氧化碳捕集、新能源电池电极材料制备、废水中重金属吸附处理。随着双碳目标推进和新能源产业快速发展,市场对高纯、粒径均匀的MOFs粉体需求快速增长,规模化制备均匀可控MOFs粉体已经成为行业发展的核心需求。

MOFs材料本身是晶体多孔结构,传统合成后多为凝胶状或湿滤饼,直接烘干容易结块、比表面积下降,活性位点容易被堵塞,而且粒径分布不均匀,后续应用的时候还要额外粉碎分级,不仅流程复杂还容易破坏多孔结构,导致性能下降;如果是规模化生产,还面临收率低、批次稳定性差的问题,对干燥设备的控温精度和粒径控制要求很高。

案例1:实验室小试开发MOFs基二氧化碳吸附剂

某研究团队在开发高比表面积MOFs二氧化碳吸附剂小试项目,前期水热合成得到的MOFs湿料分散在水相体系中,固含量12%,不需要额外添加壁材,目标是得到粒径均匀、比表面积稳定的粉体,方便后续性能测试,选用了那艾实验室小型喷雾干燥机NAI-LSD,标配二流体雾化器,进风温度设置140℃,这里选140℃是因为MOFs本身热稳定性不错,温度太低出料水分太高容易结块,温度太高会破坏部分多孔结构,最终出风温度稳定在72℃,溶剂为纯水,雾化气压调整为0.2MPa,进料速度设为8mL/min,整个小试过程非常顺畅,只遇到过一次进料管堵塞的问题,原因是合成后没有过滤掉未反应的大颗粒杂质,后来过了一层200目筛再进料就解决了,最终得到的粉体收率达到81%,比表面积保留率93%,二氧化碳吸附容量和合成后直接烘干的样品相比提升了12%,批次之间粒径偏差控制在5%以内,完全满足小试性能测试的要求。

案例2:有机溶剂体系制备MOFs负载催化剂

某化工企业开发负载型MOFs加氢催化剂,MOFs前驱体需要溶解在N,N-二甲基甲酰胺有机溶剂中,再负载活性金属组分,这个项目的难点在于有机溶剂易燃易爆,普通喷雾干燥机不能用,而且MOFs负载后对热敏感,温度过高会导致活性金属团聚,最终选用了那艾有机溶剂喷雾干燥机NAI-CLSD,配气流式雾化,物料固含量8%,不需要额外添加壁材,进风温度设置120℃,因为溶剂沸点比水高,所以进风温度比水体系略高,同时因为有惰性气体保护,不用担心燃爆问题,最终出风温度稳定在65℃,雾化气压0.25MPa,进料速度10mL/min,试验过程中一开始出现过出料粘壁严重的问题,收率只有不到50%,后来调整了雾化气压,把雾化粒径调小,同时把出风温度提高了3℃,降低了出料的湿度,粘壁问题就解决了,最终得到的催化剂粉体收率达到74%,活性位点保留率91%,催化加氢活性比浸渍烘干制备的样品提升了27%,完全满足中试放大的工艺要求。

案例3:热敏性MOFs基电极材料真空低温喷雾干燥制备

某新能源企业开发MOFs衍生钠离子电池负极材料,前驱体是水基MOFs凝胶,固含量10%,这种MOFs前驱体超过100℃就会发生分解,导致后续碳化之后的孔隙结构不符合要求,传统常压喷雾干燥进风温度都要120℃以上,满足不了要求,所以选用了那艾真空低温喷雾干燥机NAI-VSD,采用二流体雾化,溶剂为水(真空),因为真空环境下沸点降低,所以进风温度只需要设置80℃,系统真空度维持在-0.07MPa,对应出风温度稳定在42℃,雾化气压0.18MPa,进料速度6mL/min,这里需要注意,真空喷雾干燥的进料速度不能太快,否则水分蒸发不充分会导致出料水分偏高,一开始团队进料速度设到了10mL/min,出料水分达到8%,不符合要求,降到6mL/min之后水分稳定在2.5%以内,完全合格,最终得到的前驱体粉体收率达到78%,MOFs晶型保留率94%,碳化之后制备的负极材料比容量比冻干制备的样品只下降了不到2%,但是生产效率比冻干提升了十几倍,成本降低了60%以上,非常适合规模化制备。

三个不同场景的MOFs材料制备案例可以看出,那艾喷雾干燥针对MOFs材料的不同特性和生产阶段,都能匹配对应的设备和工艺参数:实验室小试用小型机就能快速得到均匀样品,有机溶剂体系用防爆型有机溶剂喷雾干燥机安全稳定,热敏性材料用真空低温喷雾干燥既能保证干燥效率又能保留材料活性,只要提前把原料过筛去除大颗粒杂质,根据固含量调整进料速度和雾化压力,就能解决常见的堵塞、粘壁问题,最终得到粒径均匀、性能稳定的MOFs粉体,收率和活性保留率都能满足研发和生产要求,为MOFs材料从小试到规模化生产提供了稳定可靠的干燥解决方案。


全国服务热线

021-5161 9676