La inmovilización de los sitios básicos de Lewis en un MOF selectivo de etano estable que permite la separación en un...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencia de la separación

Sus antecedentes:

• La purificación eficiente del etileno (C2H4) a partir de mezclas ternarias de acetileno (C2H2), etano (C2H6) y etileno es crucial para la industria petroquímica.
• Los métodos existentes para la separación por adsorción en un solo paso se enfrentan a desafíos para lograr un alto rendimiento.
• Es necesario desarrollar adsorbentes avanzados con propiedades adaptadas para una purificación eficaz del C2H4.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un nuevo adsorbente para la purificación eficiente de etileno de grado polimérico (C2H4) a partir de mezclas ternales.
• Investigar el efecto de la incorporación de sitios básicos de Lewis en un marco metálico-orgánico (MOF) selectivo de C2H6 para mejorar el rendimiento de la separación.
• Evaluar la capacidad del adsorbente para capturar simultáneamente acetileno (C2H2) y etano (C2H6) mientras permite el paso de etileno (C2H4).

Principales métodos:

• Síntesis de UiO-67 amino-funcionalizado (UiO-67-NH2) mediante la incorporación de grupos amino en un MOF selectivo C2H6 estable.
• Caracterización del adsorbente mediante cálculos teóricos y espectroscopia infrarroja in situ para comprender los mecanismos de adsorción.
• Evaluación del rendimiento mediante experimentos innovadores utilizando mezclas ternaras de C2H2/C2H6/C2H4 en diversas condiciones.

Principales resultados:

• El UiO-67-NH2 aminofuncionalizado exhibió capacidades de adsorción significativamente mejoradas para C2H2 y C2H6 en comparación con el MOF original.
• Se han alcanzado selectividades de referencia para las separaciones de C2H2/C2H4 y C2H6/C2H4, superando los materiales informados anteriormente.
• Demostró una notable productividad de C2H4 de 0,55 mmol g-1 en condiciones ambientales en experimentos innovadores.

Conclusiones:

• La incorporación de grupos amino en UiO-67 mejora efectivamente su adsorción de C2H2 y C2H6, lo que permite una purificación eficiente de C2H4.
• El efecto sinérgico del confinamiento de poros y los grupos amino funcionales conduce a interacciones más fuertes con C2H2 y C2H6 que con C2H4.
• UiO-67-(NH2) 2 representa un adsorbente muy prometedor para la purificación a escala industrial de etileno de grado polimérico en una sola etapa.