逆CO2 /C2 H2分離のための柔軟な金属有機フレームワークにおける差別的ゲート開放効果

製造および石油化学産業におけるアセチレン（C2 H2）の重要な応用を考慮すると、不純物二酸化炭素（CO2）の選択的捕獲は重要なタスクであり、永続的な課題です。ここでは、フレームワーク内のME2 NH2 +イオンの立体構造変化を伴う柔軟な金属有機フレームワーク（Zn-DPNA）が報告されています。溶媒和物のないフレームワークは、C2 H2の段階的吸着等温線と大きなヒステリシスを提供しますが、CO2のタイプI吸着を提供します。ゲート開始圧力の前に違いがあるため、Zn-DPNAは好ましい逆CO2 /C2 H2分離を示しました。分子シミュレーションによると、CO2（43.1 kJ mol-1）のより高い吸着エンタルピーは、水素結合ネットワークと狭い細孔をロックするME2 NH2 +イオンとの強い静電相互作用によるものです。さらに、密度の等高線と静電電位は、大きな細孔のケージの中央をC2 H2を好み、CO2を撃退し、狭い細孔の拡大とC2 H2のさらなる拡散につながります。これらの結果は、C2 H2のワンステップ精製のために望ましい動的動作を最適化する新しい戦略を提供します。

Considering the significant application of acetylene (C2 H2 ) in the manufacturing and petrochemical industries, the selective capture of impurity carbon dioxide (CO2 ) is a crucial task and an enduring challenge. Here, a flexible metal-organic framework (Zn-DPNA) accompanied by a conformation change of the Me2 NH2 + ions in the framework is reported. The solvate-free framework provides a stepped adsorption isotherm and large hysteresis for C2 H2 , but type-I adsorption for CO2 . Owing to their uptakes difference before gate-opening pressure, Zn-DPNA demonstrated favorable inverse CO2 /C2 H2 separation. According to molecular simulation, the higher adsorption enthalpy of CO2 (43.1 kJ mol-1 ) is due to strong electrostatic interactions with Me2 NH2 + ions, which lock the hydrogen-bond network and narrow pores. Furthermore, the density contours and electrostatic potential verifies the middle of the cage in the large pore favors C2 H2 and repels CO2 , leading to the expansion of the narrow pore and further diffusion of C2 H2 . These results provide a new strategy that optimizes the desired dynamic behavior for one-step purification of C2 H2 .