高强度乙选择性金属有机框架的可扩展室温合成,用于高效的乙烯净化
Shubo Geng1, En Lin1, Xia Li2
1College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, P. R. China.
Journal of the American Chemical Society
|June 2, 2021
概括
新的金属有机框架 (MOF) 提供了稳定可扩展的解决方案来将乙烯与乙分离. 这些材料即使在潮湿条件下也具有很高的选择性和容量,为工业应用铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学
- 化学工程
- 吸附科学
背景情况:
- 乙烯/乙分离对于石化行业至关重要.
- 现有的金属有机框架 (MOF) 面临着稳定性和可扩展合成的挑战,限制了工业用途.
- 开发强大的有效合成吸附剂对于实际的C2碳化合物分离至关重要.
研究的目的:
- 设计和合成具有增强稳定性和选择性C2H6吸附的新型MOF吸附剂.
- 研究吸附机制,并可视化MOF中的气体结合点.
- 评估这些MOF用于工业规模的乙烯/乙分离的潜力.
主要方法:
- 两个新的C2H6选择性MOF吸附剂 (NKMOF-8-Br和-Me) 的合理设计和合成.
- MOF稳定性 (耐化学,耐热,耐水性) 和孔隙性质的表征.
- 气载MOF (气@NKMOF-8) 的单晶结构分析,以可视化吸附部位.
- 吸附能力和选择性测量,包括C2H6/C2H4分离的实验性突破性测试.
- 通过室温进行可扩展的合成.
主要成果:
- NKMOF-8-Br和-Me具有极高的化学,热和水稳定性.
- 这些MOF具有非极性/疏水孔和适合捕获C2碳化合物的孔口,即使在高湿度下也是如此.
- 单晶数据提供了气体吸附点的直接可视化,并阐明了选择性吸附机制.
- NKMOF-8 具有较高的C2H6吸附能力和选择性,使其能够有效地分离C2H6/C2H4.
- 实现了可扩展,快速 (分钟) 的室温合成.
结论:
- 开发的基于NKMOF-8的吸附剂为具有挑战性的工业C2碳化合物分离提供了有希望的解决方案.
- 它们的优越稳定性,选择性吸附和可扩展的合成解决了以前的MOF的主要局限性.
- 这项工作提供了对气体结合机制的视觉理解,并突出了在化学工业中的实际应用潜力.
