在微孔金属有机框架上的表面工程,以在潮湿条件下促进乙/乙烯分离

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 吸附科学 吸附科学

背景情况:

• 金属有机框架 (MOFs) 在选择性气体吸附方面进行了研究.
• 在MOF中实现高乙 (C2H6) 吸附能力和乙/乙烯 (C2H4) 选择性,特别是在潮湿的条件下,仍然是一个挑战.
• 从C2H6/C2H4混合物中有效分离C2H4对于工业应用至关重要.

研究的目的:

• 开发具有增强C2H6吸附能力和C2H6/C2H4选择性的新型MOF.
• 评估这些MOF在不同条件下 (包括湿度) 从C2H6/C2H4混合物中分离C2H4的性能.
• 为了证明这些材料在单步C2H4净化中的潜力.

主要方法:

• 合成两个异构型MOF-5类型的JNU-6和JNU-6-CH3.
• 孔径大小,表面功能和框架稳定性的表征,包括浸水试验.
• 气体吸附实验以确定C2H6的吸附能力和C2H6/C2H4的选择性.
• 突破性实验评估C2H6/C2H4混合物的分离性能.

主要成果:

• 与JNU-6 (5.4) 相比,JNU-6-CH3具有较小的孔径 (4.1 Å) 和更高的电子密度.
• JNU-6-CH3在水中表现出极好的框架稳定性,持续六个月.
• 高C2H6吸附能力 (4.63 mmol g-1) 和C2H6/C2H4选择性 (1.67) 在JNU-6-CH3.3中得到了实现.
• 证明了C2H4从50/50C2H6/C2H4混合物中直接分离,产生高纯度C2H4 (≥99.95%).
• 在干燥和潮湿条件下,基准生产率分别为22.06和18.71 L kg-1.

结论:

• 修改后的MOF,JNU-6-CH3,有效地将乙烯从乙/乙烯混合物中分离出来.
• 优化毛孔大小和表面化学是实现高吸附能力和选择性的关键.
• 这种材料对工业C2H4净化非常有前途,即使在具有挑战性的湿度条件下也是如此.