Metal‐Organic Frameworks for Breakthrough Separation of 2‐Butene Isomers with High Dynamic Selectivity and Capacity

选择性 化学 金属有机骨架 吸附 丁烯 瓶颈 扩散 气体分离 金属 化学工程 组合化学 计算化学 有机化学 热力学 催化作用 生物化学 物理 乙烯 计算机科学 工程类 嵌入式系统
作者
Shuyi Jiang,Hao Sun,Ke Gong,Xin Huang,Yuhao Zhu,Xiao Feng,Jing Xie,Jingyao Liu,Bo Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:135 (22)
标识
DOI:10.1002/ange.202302036
摘要

Developing porous sorbents represents a potential energy-efficient way for industrial gas separation. However, a bottleneck for reducing the energy penalty is the trade-off between dynamic adsorption capacity and selectivity. Herein, we showed this problem can be overcome by modulating the kinetic and thermodynamic separation behaviours in metal-organic frameworks for sieving 2-butene geometric isomers, which are desired for upgrading the raffinates to higher value-added end products. We found that the iron-triazolate framework can realize the selective shape screening of 2-butene isomers assisted by electrostatic interactions at the pore apertures. Further introducing uncoordinated N binding sites by ligand substitution lowered the gas diffusion barrier and greatly boosted the dynamic separation performance. In breakthrough tests under ambient conditions, trans-2-C4H8 can be efficiently separated from cis-2-C4H8 with a record capacity of 2.10 mmol/g with high dynamic selectivity of 2.39.
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