Forskere afslører robust ethan-fangende porøst organisk bur til effektiv anvendelse af ethylenrensning

Fjernelse af ethan (C ₂ H ₆ ) fra dets analoge ethylen (C ₂ H ₄ ) er af stor betydning i den petrokemiske industri, og er meget udfordrende på grund af deres lignende fysisk-kemiske egenskaber. Brugen af ​​emerging porous organic cage (POC) materialer til C ₂ H ₆ /C ₂ H ₄ adskillelse er stadig i sin vorden.

Calix[4]resorcinarene, en slags makrocyklisk kavitand med en iboende kavitet og otte polære phenolgrupper i øvre kant, er blevet dokumenteret som fremragende byggesten til at konstruere burforbindelser med afstembare hulrum til indkapsling af forskellige gæstemolekyler.

I en undersøgelse offentliggjort i Naturkommunikation , forskergruppen ledet af prof. Yuan Daqiang fra Fujian Institute of Research on the Structure of Matter af det kinesiske videnskabsakademi rapporterede, at en [6+12] oktaedrisk calix[4]resorcinarene-baseret POC (CPOC-301) er en fremragende C ₂ H ₆ -selektivt materiale, og kan bruges som en robust absorbent for direkte at give høj renhed C ₂ H ₄ fra C ₂ H ₆ /C ₂ H ₄ blanding.

Forskerne fremstillede CPOC-301 via selvsamling af tetraformylresorcin[4]aren og p-phenylendiamin under mild tilstand.

Enkeltkrystal røntgendiffraktion afslørede, at CPOC-301 har en trunkeret oktaederstruktur, med otte trigonale porte med en kantlængde, der når omkring 12 Å, og et stort hulrum med indre diameter samt volumen, der henholdsvis når 16,8 Å og 4270 Å ³ . Solid-state pakningen af ​​CPOC-301 antydede, at den besidder en endimensionel kanal, med en diameter på ~7 Å, set fra [001] retning.

Nitrogenet (N ₂ ) gasadsorptionsisoterm af CPOC-301 viste en typisk type I-kurve med en lille fraktion af en type IV-adsorptionsadfærd. Den maksimale N ₂ adsorption er 670 cm ³ g ^-1 , og den beregnede Brunauer-Emmett-Teller (BET) af CPOC-301 er op til 1962 m ² g ^-1 . I øvrigt, CPOC-301 udviste præferenceadsorption af C ₂ H ₆ over C ₂ H ₄ ved stuetemperatur.

Det ideelle adsorberede opløsningsteori (IAST) beregningsresultat viste, at C ₂ H ₆ /C ₂ H ₄ selektivitetsområdet for CPOC-301 er fra 1,3 til 1,4 ved 293 K. Gennembrudskurverne beviste yderligere, at CPOC-301 effektivt kan realisere den fuldstændige adskillelse af C ₂ H ₄ fra C ₂ H ₆ /C ₂ H ₄ blandinger, og dens separationsydelse ændrer sig ikke åbenbart inden for syv kontinuerlige cyklusser.

Molekylær modelleringsundersøgelser antydede den exceptionelle C ₂ H ₆ selektivitet skyldes de egnede resorcin[4]aren-hulrum i CPOC-301, som danner flere C–H···π-hydrogenbindinger med C ₂ H ₆ end med C ₂ H ₄ gæster.

Denne undersøgelse kaster lys over design og syntese af POC'er baseret på supramolekylære kavitander som "porøse additiver" i kolonne- og membranseparationsapplikationer for industrielt vigtige gasser i fremtiden.