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超微孔金屬有機框架的設(shè)計合成及其乙炔/乙烯的膜分離應(yīng)用

超微孔金屬有機框架的設(shè)計合成及其乙炔/乙烯的膜分離應(yīng)用

發(fā)布日期：2023-10-08 來源：貝士德儀器

乙炔（C2H2）和乙烯（C2H4）是石油化工的重要原料，然而C2H2和C2H4物化性質(zhì)相似，C2H2/C2H4分離是一個具有挑戰(zhàn)性且至關(guān)重要的化工過程。精餾法是目前工業(yè)上常用分離技術(shù)，但其能耗大、成本高；開發(fā)新型低能耗的膜分離技術(shù)成為行業(yè)熱點。金屬有機框架（MOFs）具有網(wǎng)格化學(xué)的結(jié)構(gòu)特點，精確調(diào)控MOF孔道結(jié)構(gòu)將為C2H2/C2H4分離提供可能；同時，基于MOFs混合基質(zhì)膜將結(jié)合MOFs結(jié)構(gòu)特點與膜分離的操作優(yōu)勢，將為C2H2/C2H4高效分離奠定基礎(chǔ)。

近日，吉林大學(xué)劉云凌課題組與東北師范大學(xué)鄒小勤/朱廣山課題組提出混合配體驅(qū)動的網(wǎng)格化學(xué)合成策略，成功構(gòu)筑了三種同構(gòu)JLU-MOFs，并從配體角度優(yōu)化了三角形孔道結(jié)構(gòu)；將JLU-MOFs制備成混合基質(zhì)膜，顯著提升了C2H2/C2H4分離效果（圖1）。在JLU-MOFs設(shè)計合成中，通過選擇不同尺寸的配體對孔道進行微調(diào)（2.5 ?-4.7 ?），并通過取代基修飾進一步調(diào)控了孔道內(nèi)部環(huán)境。吸附實驗證實了結(jié)構(gòu)優(yōu)化對JLU-MOFs特異性識別乙炔氣體起到關(guān)鍵性作用（圖2）：隨著配體長度增加，JLU-MOF88的C2H2吸附能力是JLU-MOF87的兩倍；甲基化的JLU-MOF89不僅具有最優(yōu)孔徑，同時擁有更強的骨架-C2H2主客體相互作用，從而能從C2H2/C2H4中選擇性識別C2H2。此外，將JLU-MOFs與6FDA-ODA聚合物進行共混，制備了大面積連續(xù)的混合基質(zhì)膜。氣體滲透實驗結(jié)果表明（圖2），結(jié)構(gòu)優(yōu)化的JLU-MOF89賦予了JLU-MOF89/6FDA-ODA膜更優(yōu)的C2H2/C2H4分離性能，其中C2H2滲透率和C2H2/C2H4選擇性較6FDA-ODA聚合物分別提高了400%和200%。設(shè)計合成具有精確孔道結(jié)構(gòu)的MOFs為實現(xiàn)MOFs功能提供了新的藍(lán)圖，制備基于MOFs薄膜材料為C2H2/C2H4分離提供了一種經(jīng)濟高效技術(shù)。

圖片

圖1. 基于混合配體策略設(shè)計合成超微孔JLU-MOFs及其混合基質(zhì)膜。

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圖2. a）JLU-MOF87-89的氣體吸附與分離性能，b）JLU-MOFs基膜對C2H2/C2H4分離的氣體滲透率以及滲透選擇性。

這一成果近期發(fā)表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是吉林大學(xué)博士研究生徐童、東北師范大學(xué)博士研究生張盼盼和東北師范大學(xué)副教授崔鳳超博士。

Fine-Tuned Ultramicroporous Metal-Organic Framework in Mixed-Matrix Membrane: Pore-Tailoring Optimization for C2H2/C2H4 Separation
Tong Xu, Panpan Zhang, Fengchao Cui, Jiantang Li, Liang Kan, Baobing Tang, Xiaoqin Zou*, Yunling Liu*, Guangshan Zhu*
Adv. Mater., 2022,
DOI: 10.1002/adma.202204553

導(dǎo)師介紹
劉云凌
https://www.x-mol.com/university/faculty/11130
鄒小勤
https://www.x-mol.com/university/faculty/63934
朱廣山

https://www.x-mol.com/university/faculty/63935

圖片

貝士德 吸附表征 全系列測試方案

圖片


1、填寫《在線送樣單》

2、測樣、送檢咨詢：楊老師13810512843（同微信）

3、采購儀器后，測試費可以抵消部分儀器款

超微孔金屬有機框架的設(shè)計合成及其乙炔/乙烯的膜分離應(yīng)用

發(fā)布日期：2023-10-08 來源：貝士德儀器

乙炔（C2H2）和乙烯（C2H4）是石油化工的重要原料，然而C2H2和C2H4物化性質(zhì)相似，C2H2/C2H4分離是一個具有挑戰(zhàn)性且至關(guān)重要的化工過程。精餾法是目前工業(yè)上常用分離技術(shù)，但其能耗大、成本高；開發(fā)新型低能耗的膜分離技術(shù)成為行業(yè)熱點。金屬有機框架（MOFs）具有網(wǎng)格化學(xué)的結(jié)構(gòu)特點，精確調(diào)控MOF孔道結(jié)構(gòu)將為C2H2/C2H4分離提供可能；同時，基于MOFs混合基質(zhì)膜將結(jié)合MOFs結(jié)構(gòu)特點與膜分離的操作優(yōu)勢，將為C2H2/C2H4高效分離奠定基礎(chǔ)。

近日，吉林大學(xué)劉云凌課題組與東北師范大學(xué)鄒小勤/朱廣山課題組提出混合配體驅(qū)動的網(wǎng)格化學(xué)合成策略，成功構(gòu)筑了三種同構(gòu)JLU-MOFs，并從配體角度優(yōu)化了三角形孔道結(jié)構(gòu)；將JLU-MOFs制備成混合基質(zhì)膜，顯著提升了C2H2/C2H4分離效果（圖1）。在JLU-MOFs設(shè)計合成中，通過選擇不同尺寸的配體對孔道進行微調(diào)（2.5 ?-4.7 ?），并通過取代基修飾進一步調(diào)控了孔道內(nèi)部環(huán)境。吸附實驗證實了結(jié)構(gòu)優(yōu)化對JLU-MOFs特異性識別乙炔氣體起到關(guān)鍵性作用（圖2）：隨著配體長度增加，JLU-MOF88的C2H2吸附能力是JLU-MOF87的兩倍；甲基化的JLU-MOF89不僅具有最優(yōu)孔徑，同時擁有更強的骨架-C2H2主客體相互作用，從而能從C2H2/C2H4中選擇性識別C2H2。此外，將JLU-MOFs與6FDA-ODA聚合物進行共混，制備了大面積連續(xù)的混合基質(zhì)膜。氣體滲透實驗結(jié)果表明（圖2），結(jié)構(gòu)優(yōu)化的JLU-MOF89賦予了JLU-MOF89/6FDA-ODA膜更優(yōu)的C2H2/C2H4分離性能，其中C2H2滲透率和C2H2/C2H4選擇性較6FDA-ODA聚合物分別提高了400%和200%。設(shè)計合成具有精確孔道結(jié)構(gòu)的MOFs為實現(xiàn)MOFs功能提供了新的藍(lán)圖，制備基于MOFs薄膜材料為C2H2/C2H4分離提供了一種經(jīng)濟高效技術(shù)。

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圖1. 基于混合配體策略設(shè)計合成超微孔JLU-MOFs及其混合基質(zhì)膜。

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圖2. a）JLU-MOF87-89的氣體吸附與分離性能，b）JLU-MOFs基膜對C2H2/C2H4分離的氣體滲透率以及滲透選擇性。

這一成果近期發(fā)表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是吉林大學(xué)博士研究生徐童、東北師范大學(xué)博士研究生張盼盼和東北師范大學(xué)副教授崔鳳超博士。

Fine-Tuned Ultramicroporous Metal-Organic Framework in Mixed-Matrix Membrane: Pore-Tailoring Optimization for C2H2/C2H4 Separation
Tong Xu, Panpan Zhang, Fengchao Cui, Jiantang Li, Liang Kan, Baobing Tang, Xiaoqin Zou*, Yunling Liu*, Guangshan Zhu*
Adv. Mater., 2022,
DOI: 10.1002/adma.202204553

導(dǎo)師介紹
劉云凌
https://www.x-mol.com/university/faculty/11130
鄒小勤
https://www.x-mol.com/university/faculty/63934
朱廣山

https://www.x-mol.com/university/faculty/63935

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貝士德 吸附表征 全系列測試方案

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1、填寫《在線送樣單》

2、測樣、送檢咨詢：楊老師13810512843（同微信）

3、采購儀器后，測試費可以抵消部分儀器款