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背景介紹

圖文要點

要點：根據HIAM-210在77 K下的氮氣吸附等溫線計算得出，該材料的BET比表面積和孔體積分別為565.96 m2/g和0.24 cm3/g?？紫斗植紴?/span>4.02 ?，與晶體結構得到的結果相一致。隨后分別對乙炔、乙烷和乙烯在298 K進行單組分的等溫吸附曲線測試，1 bar下的吸附容量分比為67.26，52.44和47.43 cm3/g。計算出298 K和1 bar下，HIAM-210對等摩爾C2H2/C2H4和C2H6/C2H4的IAST選擇性均為2.0，高于之前大多數用于C2H2/C2/C2H4/C2H6分離的MOFs。

要點：觀察GCMC模擬結果發現，三種氣體主要吸附位點位于Cage C上，均主要通過不參與配位的O原子之間形成相互作用力。乙炔分子通過與兩個不配位的O原子和一個參與配位的O原子形成多個較強的C-H···O氫鍵相互作用力。乙烷分子除了上述的相互作用力，但是鍵長相對更長，作用力相對更弱，還與TZ配體形成范德華相互作用。相比之下，乙烯與框架之間的鍵長相對更長，作用力最弱。因此可實現從混合氣體中實現純化乙烯。此外，觀察計算結果發現Cage B中也有一個次級吸附位點，但該吸附位點僅吸附乙炔。

要點：為了進一步驗證該材料的實際分離能力，隨后進行了穿透測試。從穿透曲線中觀察到，HIAM-210能夠有效地從C2H2/C2H4?(50/50，v/v)和C2H6/C2H4?(50/50，v/v)二元混合物中分離出乙烯。隨后對三元混合物C2H2/C2H4/C2H6 (34/33/33和1/90/9，v/v)進行了穿透試驗，不論是那種組分比的混合氣體，該材料均表現出良好的分離效果，且能直接獲得聚合物級乙烯，產量達2.56 L/kg?？紤]到實際過程中濕度對材料分離性能的潛在干擾，本文在RH=50%的潮濕環境下對C2H2/C2H4/C2H6 (1/90/9，v/v)進行了穿透實驗，穿透結果與干燥條件下結果相一致，HIAM-210具有良好的水穩定性。此外，經過連續4個穿透循環測試后，該材料的分離能力沒有明顯下降表明該材料具有良好的循環穩定性。

總結與展望

Link：https://doi.org/10.1039/d3sc01134h