PCN-245におけるエチレン上のエタンの選択的吸着：浸透した吸着剤の影響

極低温蒸留を使用したエチレンからのエタンの分離は、業界でのエネルギー集約的なプロセスです。エネルギー消費量が少ないため、吸着技術は経済的持続可能性を備えた業界を発展させる機会を提供します。鉄ベースの金属有機フレームワークPCN-245を、エチレン/エタン分離のエタン選択的吸着剤として浸透した構造を備えたものと報告しています。この材料は、20日間80％の湿度の大気にさらされた後でも、最大625 Kの安定性を維持します。100 kPaおよび298 KでのPCN-245での吸着分離実験は、PCN-245のエタンとエチレンの取り込みがそれぞれ3.27および2.39 mmolであり、エチレンを超えるエタンの選択性が1.9までであることを示しました。Metropolis Monte Carloの計算では、PCN-245の相互浸透した構造が、交差する有機リンカーを介してエチレンよりもエタンに対するより大きな相互作用の親和性を生み出し、実験結果と一致することが示唆されました。この研究は、エチレンからのエタン分離のための浸透した構造を伴う吸着剤の潜在的な応用を強調しています。

The separation of ethane from ethylene using cryogenic distillation is an energy-intensive process in the industry. With lower energetic consumption, the adsorption technology provides the opportunities for developing the industry with economic sustainability. We report an iron-based metal-organic framework PCN-245 with interpenetrated structures as an ethane-selective adsorbent for ethylene/ethane separation. The material maintains stability up to 625 K, even after exposure to 80% humid atmosphere for 20 days. Adsorptive separation experiments on PCN-245 at 100 kPa and 298 K indicated that ethane and ethylene uptakes of PCN-245 were 3.27 and 2.39 mmol, respectively, and the selectivity of ethane over ethylene was up to 1.9. Metropolis Monte Carlo calculations suggested that the interpenetrated structure of PCN-245 created greater interaction affinity for ethane than ethylene through the crossing organic linkers, which is consistent with the experimental results. This work highlights the potential application of adsorbents with the interpenetrated structure for ethane separation from ethylene.