Kredit:Prof. YUANs grupp
Avlägsnandet av etan (C 2 H 6 ) från dess analoga eten (C 2 H 4 ) är av stor betydelse inom den petrokemiska industrin, och är mycket utmanande på grund av deras liknande fysikalisk-kemiska egenskaper. Användningen av nya porösa organiska burmaterial (POC) för C 2 H 6 /C 2 H 4 separationen är fortfarande i sin linda.
Calix[4]resorcinarene, en sorts makrocyklisk kavitand med en inneboende kavitet och åtta polära fenolgrupper i övre kanten, har dokumenterats som utmärkt byggsten för att konstruera burföreningar med avstämbara håligheter för inkapsling av olika gästmolekyler.
I en studie publicerad i Naturkommunikation , forskargruppen ledd av prof. Yuan Daqiang från Fujian Institute of Research on the Structure of Matter vid den kinesiska vetenskapsakademin rapporterade att en [6+12] oktaedrisk calix[4]resorcinaren-baserad POC (CPOC-301) är en utmärkt C 2 H 6 -selektivt material, och kan användas som en robust absorbent för att direkt ge hög renhet C 2 H 4 från C 2 H 6 /C 2 H 4 blandning.
Forskarna beredde CPOC-301 genom självmontering av tetraformylresorcin[4]aren och p-fenylendiamin under milda tillstånd.
Enkristallröntgendiffraktion avslöjade att CPOC-301 har en trunkerad oktaederstruktur, med åtta trigonala portar med kantlängd som når cirka 12 Å, och ett stort hålrum med såväl innerdiameter som volym som når 16,8 Å respektive 4270 Å 3 . Solid-state packningen av CPOC-301 antydde att den har en endimensionell kanal, med en diameter på ~7 Å, sett från [001] riktning.
Kvävet (N 2 ) gasadsorptionsisoterm av CPOC-301 visade en typisk typ I-kurva med en liten del av ett typ IV-adsorptionsbeteende. Det maximala N 2 Adsorptionen är 670 cm 3 g -1 , och den beräknade Brunauer-Emmett-Teller (BET) för CPOC-301 är upp till 1962 m 2 g -1 . Dessutom, CPOC-301 uppvisade föredragen adsorption av C 2 H 6 över C 2 H 4 vid rumstemperatur.
Beräkningsresultatet för ideal adsorbed solution theory (IAST) visade att C 2 H 6 /C 2 H 4 selektivitetsintervallet för CPOC-301 är från 1,3 till 1,4 vid 293 K. Genombrottskurvorna visade ytterligare att CPOC-301 effektivt kan realisera fullständig separation av C 2 H 4 från C 2 H 6 /C 2 H 4 blandningar, och dess separationsprestanda förändras inte uppenbarligen inom sju kontinuerliga cykler.
Molekylära modelleringsstudier antydde det exceptionella C 2 H 6 selektiviteten beror på de lämpliga resorcin[4]arenhåligheterna i CPOC-301, som bildar fler multipla C–H···π-vätebindningar med C 2 H 6 än med C 2 H 4 gäster.
Denna studie belyser designen och syntesen av POCs baserade på supramolekylära kavitander som "porösa tillsatser" i kolumn- och membranseparationsapplikationer för industriellt viktiga gaser i framtiden.
