从二元到三元气体混合物在面过渡性金属有机框架中以为媒介的单步乙烯净化
Wei-Hong Zhang1, Ya-Nan Ma1, Guo-Tong Du1
1Shaanxi Provincial Key Laboratory of New Concept Sensors and Molecular Materials, Key Laboratory of Applied Surface and Colloid Chemistry of Ministry of Education, School of Chemistry & Chemical Engineering, Shaanxi Normal University Xi'an 710119 China xuedx@snnu.edu.cn.
新的金属有机框架 (MOF) 在单个步骤中有效净化乙烯. 这些面交式MOF选择性地吸附诸如乙和乙之类的杂质,产生工业用途的高纯度乙烯.
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.
- 化学 化学 化学
背景情况:
- 乙烯是关键的化学原料,但从与乙和乙烯的混合物中净化它是具有挑战性的.
- 节能,单步净化方法对于化学工业至关重要.
- 面过渡性金属有机框架 (MOFs) 显示出由于其独特的孔状结构,对分离相似的碳化合物充满希望.
研究的目的:
- 设计和合成新型面过渡式MOF,以高效,单步净化聚合物级乙烯.
- 研究这些MOF对二元 (乙/乙烯) 和三元 (乙/乙/乙烯) 混合物的吸附性质.
- 使用定制的MOF结构来证明乙烯的选择性分离.
主要方法:
- 根据nia-d拓指导,合成了两种基于异构的三核集群的MOF (nia-d-TZB和nia-d-FTZB).
- 描述MOF结构和孔隙环境,包括合物的效应.
- 单元气体吸附异热测量以确定吸附偏好.
- 突破性实验和理想吸附溶液理论 (IAST) 建模以验证分离性能.
- 理论模拟以了解MOFs中的气体分子相互作用.
主要成果:
- 尼亚-d-TZB优先吸附乙,允许从乙/乙烯混合物中单步乙烯净化.
- 尼亚-d-FTZB,具有替代链接剂,优先吸附乙烯和乙.
- 尼亚-d-FTZB成功地实现了同时去除乙和乙,从三元混合物中产生聚合物级乙烯.
- 在nia-d-FTZB中微妙的结构修改 (引入) 微调了子尺寸和窗口尺寸,提高了选择性.
结论:
- 面过渡式MOF的合理设计,如nia-d-TZB和nia-d-FTZB,对于复杂的C2碳化合物分离是有效的.
- 这些MOF为生产聚合物级乙烯提供了高能效的途径.
- 该研究展示了一种有希望的策略,用于解决化学工业中使用量身定制的多孔材料来解决具有挑战性的气体分离问题.
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