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标签: MOF
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1,3- 丁二烯是生产合成橡胶以及树脂(工程塑料尼龙66单体的重要基础化工原料所以丁二烯在精细化学品生产中有很多用处1,3- 丁二烯用于下游产业制造之前,必须先经过分离纯化,得到99.5%以上的纯度。

但1,3-丁二烯主要来源于石化工业生产的C4(乙烯、丙烯和丁烷等)类碳氢混合物 ,为了使产品或原料达到足够高的纯度,工业界需要花费大量时间与成本进行化学混合物的分离。而新型的多孔MOF材料用于气体分离过程的机制一般基于客体分子尺寸,形状,极性,极化率以及配位能力等特性的差别,多孔材料可以对混合物中各组分产生差异性吸附。但是,现有多孔材料对重要工业混合物的吸附选择性偏低,仍难以在温和条件下进行高效的分离纯化。近日,中山大学陈小明院士和张杰鹏教授领导的团队在《Science》上报道了题为“Controlling guest conformation for efficient purification of butadiene”的研究成果。该文报道了一种新型的Zn-MOF结构材料,该材料能容纳1,3-丁二烯的顺式异构构象物质。而其他相似结构的丁烷或丁烯物质,却不能很好的与该MOF结合。该团队实现了在温和条件下,使的1,3-丁二烯的选择性达到99.5%从而能够高效纯化。
图 1 不同柔性客体分子的不同吸附机制。
该团队将主要焦点放在待分离分子的柔性(flexibility)特征上。1,3-丁二烯,1,-丁烯和丁烷都会有相应的顺式和反式的结构变化。但是只有1,3-丁二烯在转变成介稳顺式结构是,会产生了一个较大的能量差。
图 2 不同MOF材料中C4混合气体穿透曲线
因此作者利用这种MOF膜孔对不同客体分子构象的选择性差异,实现了1,3-丁二烯从其它C4组份中在常压常温条件下的高效分离。
图 3 Zn-BTM单组份气体吸附性质。

Fig. 4 单晶X射线确定的主-客体结构。
(来源:science 中山大学化学院 版权属原作者 谨致谢意)

Material@1219

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