Nat Commun：多功能分子分离器一步脱除裂解气中的炔烃和丙二烯

Nanoyu

2022-05-26

炼油厂通常使用多个能量密集型精馏/吸附塔来分离和提纯复杂的化学混合物。分离材料，如多功能分子分离器，集成了能够根据分子的形状和化学性质同时分离分子的各种模块，是一种有效的替代方案。

近日，浙江大学邢华斌教授，崔希利研究员通过设计多孔材料来解决从裂解气体中脱除乙炔和丙二烯的挑战性任务，该多孔材料将不同孔结构集成到一个多孔材料中，一步即可捕获乙炔、丙炔和丙二烯。

文章要点

1）受构筑块的旋转和响应特性提供了具有多孔结构的MOF可能性的启发，研究人员通过铜离子与4，4‘-偶氮比吡啶配位，然后用GeF₆²⁻阴离子柱撑，构建了一种多功能吸附剂（ZU-33，又称GeFSIX-14-Cu-i，GeFSIX= hexa-fluorogermanate，14=4,4’-偶氮吡啶）。

2）研究发现，无机阴离子优先与C₂H₂分子结合，GeF₆²⁻阴离子和4,4‘-偶氮吡啶的旋转自由度为ZU-33提供了相应的响应能力，从而优化了与炔烃和丙二烯的结合亲和力。有趣的是，ZU-33的响应特性可以受到外部温度和客体分子的精细调节。

3）模拟结果表明，烯烃和烷烃与吡啶基孔窗的结合亲和力有限，不能引起孔窗的足够结构变化，导致烯烃和烷烃在相关压力下被排斥。同时，通过外部温度刺激控制4,4′-偶氮联吡啶的旋转，使丙二烯与1,3-丁二烯能够有效的区分和分离。此外，基于多组分裂解气混合物的动态穿透实验验证了ZU-33对痕量炔烃和丙二烯的靶向分离能力。

参考文献

Wang, Q., Hu, J., Yang, L. et al. One-step removal of alkynes and propadiene from cracking gases using a multi-functional molecular separator. Nat Commun 13, 2955 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-30408-2

https://doi.org/10.1038/s41467-022-30408-2