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背景：

丙烯（C3H6）是石油化工生產(chǎn)的主要烯烴原料，僅次于C2H4，是生產(chǎn)各種化學(xué)品的重要原料。C3H6的純度主要取決于C3H8的脫除，當(dāng)前分離C3H8和C3H6主要是通過(guò)低溫蒸餾技術(shù)，由于兩者的沸點(diǎn)非常接近, 該分離過(guò)程所需能耗較高。變壓吸附（PSA）技術(shù)具有較大的優(yōu)勢(shì)，是分離C3H8/C3H6混合物的一種潛在技術(shù)，關(guān)鍵是要開(kāi)發(fā)合適的高性能吸附劑。金屬-有機(jī)骨架（MOFs）材料作為一種新型的多孔材料，由于其具有良好的可設(shè)計(jì)性、結(jié)構(gòu)和化學(xué)可調(diào)節(jié)性，在氣體吸附分離領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,為C3H8/C3H6的高效分離提供了可能。

成果




近日，北京化工大學(xué)陳建峰院士課題組和劉大歡教授課題組的常苗博士和任嘉豪博士選擇具有三個(gè)芳香環(huán)的H2ADC (9,10-蒽二羧酸) 作為有機(jī)配體來(lái)構(gòu)建這樣的微環(huán)境。以柱狀層狀材料Ni(ADC)(TED)0.5 (TED=1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷或三乙二胺)為例，有趣的揭示了C3H8或C3H6的吸附可能會(huì)導(dǎo)致該MOF中無(wú)序的蒽環(huán)形成夾板狀孔限制，并具有顯著的重疊電位，由有機(jī)配體的大蒽環(huán)構(gòu)成。這種特殊的結(jié)構(gòu)可以相應(yīng)地容納平面構(gòu)型的C3H8分子，允許C3H8與兩側(cè)蒽環(huán)表面強(qiáng)烈相互作用。C3H8相互作用的增強(qiáng)壓倒了C3H6帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)熵效應(yīng)，因此材料對(duì)C3H8高度優(yōu)先吸附強(qiáng)于C3H6的特異性。(9,10-蒽二羧酸和1,4-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛烷由我司提供)。通過(guò)一系列表征手段和性能驗(yàn)證該材料對(duì)C3H8/C3H6的選擇性可達(dá)6.4，遠(yuǎn)超當(dāng)前報(bào)道的所有材料。同時(shí)動(dòng)力學(xué)穿透實(shí)驗(yàn)也能夠*分離該體系并表現(xiàn)出最高破紀(jì)錄的C3H6純度。計(jì)算模擬也證實(shí)了該材料的優(yōu)異性能是骨架中形成了對(duì)C3H8分子的特定夾板。


相關(guān)研究成果近期發(fā)表在工程類期刊《Separation and Purification Technology》，題目為：“A Robust Metal-Organic Framework with Guest Molecules Induced Splint-like Pore Confinement to Construct Propane-Trap for Propylene Purification"

北京化工大學(xué)在讀博士生常苗和任嘉豪為論文的共同第一作者，北京化工大學(xué)陽(yáng)慶元教授、王潔欣教授和劉大歡為通訊作者。

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