A Stable Amine‐Functionalized Microporous Metal–Organic Framework for Thermodynamically and Kinetically Selective Gas Separations

丁烷 微型多孔材料 胺气处理 金属有机骨架 咪唑 烟气 化学 分子 有机化学 化学工程 材料科学 催化作用 吸附 工程类
作者
Yuanyuan Tian,Bin Mu,Bo Li,Xing Li,Wei Xu,Yichao Lin
出处
期刊:ChemistrySelect [Wiley]
卷期号:4 (13): 3841-3847 被引量:3
标识
DOI:10.1002/slct.201900416
摘要

An amine-functionalized microporous metal-organic framework (MOF)capable of thermodynamically capturing CO2 from flue gas/natural gas and kinetically separating n-butane from iso-butane is reported. The compound, Co2(abim)(im)3 (abim=2-aminobenzimidazole, im=imidazole) is both thermally and chemically robust. According to our computational modeling, it has a sharp pore size distribution with a pore diameter of ∼4.9 Å. Two functionalities are proposed for this new compound: the basic amine groups provide higher affinity to acidic CO2 molecules than N2 and CH4 based on a thermodynamic mechanism which is demonstrated by the single component measurements and binary gas mixture breakthrough experiments; the pore aperture is optimal for the kinetic separation of n-butane and iso-butane which have kinetic diameters of 4.3 and 5.0 Å, respectively, which is confirmed from the pressure decay measurements and the breakthrough experiment. The new MOF is promising to simultaneously confront the challenges in both CO2 capture and the separation of n-butane from iso-butane in industrial practice.
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