具有超高水稳定性的二维金属有机骨架用于乙炔与二氧化碳及乙烯的分离.docx

具有超高水稳定性的二维金属有机骨架用于乙状与二氧化碳及乙烯的别离目录1 .背景介绍1.全文速览1.图文解析2.总结与展望51 .背景介绍乙快(C2H2)和乙烯(C2H4)是石化工业的主要原料。乙烯被广泛用于制造各种化学品，如聚乙烯 和氯乙烯。乙快是一种最简单的快短，广泛用于切割/焊接，是生产丙烯酸和氯乙烯等多种合成化 学品的重要化学原料之一。在石化工业中，乙烯主要通过碳氢化合物的蒸汽裂解产生，这不可防止 存在微量的乙烘。乙快的存在会在乙烯聚合过程中使其催化剂中毒。同时，乙焕主要是由天然气的 局部燃烧和碳氢化合物的裂解产生的，这不可防止地会存在少量的乙烯和二氧化碳。因此，从二氧 化碳或乙烯中选择性别离乙快是获得高质量乙怏和制备聚合物级乙烯的关键。然后由于他们相似的 物理性质和尺寸，从乙快/乙烯和乙快/二氧化碳混合物中别离乙快仍然是一个重要而复杂的工业分 离过程。目前，乙焕的纯化主要依靠有机溶剂萃取或低温蒸播，该方法对环境不利，且消耗大量能 量，并伴有潜在的平安隐患。而金属有机框架由于具有较高的可设计性和功能性被广泛应用于气体 别离领域。2 .全文速览本文报道了一个二维 Cu-MOF： NUM-11( Cu(Hmpba)2« 1.5DMF),该材料由 Cu(II)盐和含 N、 。的有机配体组成，同时具有良好的溶剂/水/酸碱稳定性。NUM-lla对C2H2具有较好的吸附，可 以有效地从C2H2/C2H4、C2H2/CO2和C2H2/C2H4/CO2混合物中别离出C2H2o第1页共5页2D stable MOE with high affiaity for CjH13.图文解析(1) Cu2* saltDMF:II2O(I:I)LigandFigure 1. (a) Scheme for the synthesis of NUM-11. Microstructure of NUM-11: (b) two-dimensional framework, (c) one-dimensional channel, and (d) 2D layers stacked together through n-K interactions. C, gray; O, red; Cu, green； and N, blue. Hydrogen atoms and solvent molecules were omitted for clarity.要点：NUM-11通过溶剂热法制备。在该MOF材料中，CM+采取四配位，与叱嗖的两个氮原 子和竣酸的两个氧原子配位，形成一个二维的Sql配位网络，然后层间通过TTF相互作用相互连 接。第2页共5页Rgtirr 2. (1) SEM vnip* and (b) optkal mtaoKopc imuycaf dw ay«ul d NVM-I I. (c) T<i o>nc ci Nl'M-l I. (d) T-PXRD (Mtlrm% o/NVM- 11 under in air atmosphere. (e) PXRD pitterm ct NUM*! I soaked in w4ter with ihtfercol temperituret and bmc. (f) PXRD patterns of NVM-11 talked m different pH aqucoo Zvrnti for 24 h.要点：扫描电镜图像和晶体照片显示了 NUM-11晶体的矩形块状形态。从热重及变温XRD中可以看出该材料的热稳定性在320,同时该材料具有良好的酸碱和水稳定性。Ftpirc k Adsorption of NLM-ila. (i) N2 (orange) sorption Kotheimt at 77 K CO3 (nolct) X !95 K. Smgcomponent 囚 jdutpcitm ttotherms for CH： (Wmc). C)Ha (red), and CO【(peen) (b) at 278 £ (c) at 2M K. And (d) at 298 K.要点：通过195K下CO2的吸附测试得出该材料的BET外表积为374.2 m2 g-L三种温度下框架对气体的吸附顺序为：C2H2>C2H4>CO2o第3页共5页(a)(a)(a)(c)(e)Ftfurr 4. (a) Adsorpcon cnduJpyOO2 on NUMI Ia odcubtcd irocn the on0rcomponent adoiptm djtaat 278 aid IM K.pKCtlkUd jdwqOoA wfeutEy NVM-I It by mmg tbc I AST method for the (b) SO/SO (v/v) CHi/CO) mature, (c) l/W (v/v) mature, ind (d) 50/50 (v/v) CjHJC2H« mature, (c) Corapanton of the。斯】< d NUM-lla at few coverage and other brrt-pertonrang nuteruh fioc »cfuf AtKm of CHj/COj. (f) Cyclui mt of CO)adsocptxin measuremenu at 273 K.要点：Qst的顺序与气标吸附顺序一致，.且该材料的Qst值与其他材料比对较小，如此低的吸 附焰不仅意味着在温和条件下易于再生，.而且说明该MOF在再生过程中消耗的能量较低。选择性 计算说明该材料具有较好的C2H2/CO2和C2H2/C2H4别离能力。同时，该材料具有较好的循环稳定 性。Ft醒rr & Tranuent bre«dcthroagh smoUtsons ciCJq/GH. C3>i:/CO> and C94m&itum m an adsorber bed pdoed using NUM* IU AI29SK. Ditfmnt operating cunditiom were (a) C12/COX (SO/MK v/v). (b) C3HJCJ. (50|/地 ”).«) GH，C2H* (1/99. v/v), and (d) equanoUr CHj/C/iyCOi mature.要点：穿透测试说明该材料具有较好的C2H2/CO2，C2H2/C2H4及c2H2/C2H4/CO2别离能力。第4页共5页(e)Fifoe a Ad»orptB>n demityAnd powMe sites cokuljted by GCMC 3tnuL6<M> it 298 K and 1.0 b« for (a b) C1H. (c. d)GH. and (% 0 CO3 m NUM-1 lx Ct gray； O. r«L Ceu giecn； Mid H, white.要点：GCMC说明C2H2与框架间主要通过C-H.C, OH.O和CH.tt相互作用,且作用距离较短，作用能较强。C2H4与框架间的作用情况与C2H2相同，但作用距离较远，作用能较弱。C02与框 架间的作用力最弱。4 .总结与展望总之，本文研究了利用含N和0的有机配体构建二维具有超高水稳定性的M0F材料(NUM- 11),该材料具有简单的sql拓扑和菱形孔，用于从C2H4和CO2中别离C2H2。该材料不仅具有较好 的C2H2吸附性能，还具有良好的C2H2/CO2和C2H2/C2H4别离性能，同时具有较低的吸附热、良好 的再生性能和优异的回收能力，NUM-11被认为是一种很有前途的工业应用材料。本文不仅介绍了 一种别离性能良好的M0F材料，而且利用硬软酸碱原理和特定基团的协同效应，为稳定的MOFs 的合成提供了指导。第5页共5页