エントロピーエンタルピーバランス吸着部位を備えたアニオン柱状ケージMOFにおけるプロピン/プロピレンの熱力学的な相乗的分離への洞察

プロピン/プロピレン（C3H4/C3H6）分離は、分子の類似性による選択性と能力のトレードオフによって挑戦されている重要な産業プロセスです。本明細書では、アニオン柱のMOFの細孔構造を微調整することにより、記録C3H4/C3H6分離性能が達成されます。Sifsix-Cu-TPA（Znu-2-Si）は、ベンチマークC3H4容量（0.01/1 BARおよび298 Kで106/188 cm3 G-1）、優れたC3H4/C3H6 IAST選択性（14.6-19.3）および運動選択性を表示します。記録上の高C3H4/C3H6（10/90）分離電位（36.2 mol kg-1）。実際のC3H4/C3H6分離性能は、さまざまな条件下での突破口によって完全に実証されています。ポリマーグレードC3H6の37.8および52.9 mol kg-1は、10/90および1/99 C3H4/C3H6混合物から生成できます。4.7 mol kg-1> 99％純度C3H4は、段階的脱着プロセスによって回収できます。in situ単結晶分析とDFT計算に基づいて、前例のないエントロピーエンタルピーバランスの取れた吸着経路が発見されました。MDシミュレーションにより、Znu-2-SiにおけるC3H4/C3H6の熱力学的相乗的分離がさらに確認されました。

Propyne/propylene (C3H4/C3H6) separation is an important industrial process yet challenged by the trade-off of selectivity and capacity due to the molecular similarity. Herein, record C3H4/C3H6 separation performance is achieved by fine tuning the pore structure in anion pillared MOFs. SIFSIX-Cu-TPA (ZNU-2-Si) displays a benchmark C3H4 capacity (106/188 cm3 g-1 at 0.01/1 bar and 298 K), excellent C3H4/C3H6 IAST selectivity (14.6-19.3) and kinetic selectivity, and record high C3H4/C3H6 (10/90) separation potential (36.2 mol kg-1). The practical C3H4/C3H6 separation performance is fully demonstrated by breakthroughs under various conditions. 37.8 and 52.9 mol kg-1 of polymer grade C3H6 can be produced from 10/90 and 1/99 C3H4/C3H6 mixtures. 4.7 mol kg-1 of >99% purity C3H4 can be recovered by a stepped desorption process. Based on the in situ single crystal analysis and DFT calculation, an unprecedented entropy-enthalpy balanced adsorption pathway is discovered. MD simulation further confirmed the thermodynamic-kinetic synergistic separation of C3H4/C3H6 in ZNU-2-Si.