A Bipyridyl Covalent Organic Framework with Coordinated Cu(I) for Membrane C3H6/C3H8 Separation

共价有机骨架 巴勒 气体分离 共价键 丙烷 选择性 化学工程 材料科学 结晶度 聚合物 多孔性 金属有机骨架 选择性吸附 吸附 高分子化学 化学 有机化学 复合材料 催化作用 生物化学 工程类
作者
Zeliang Cheng,Pinyue Zhang,Ziyang Wang,Haicheng Jiang,Wenjian Wang,Dandan Liu,Lina Wang,Guangshan Zhu,Xiaoqin Zou
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (30) 被引量:31
标识
DOI:10.1002/smll.202300438
摘要

Covalent organic frameworks (COFs) mixed matrix membranes (MMMs) combining individual attributes of COFs and polymers are promising for gas separation. However, applying COF MMMs for propylene/propane (C3 H6 /C3 H8 ) separation remains a big challenge due to COF inert pores and C3 H6 /C3 H8 similar molecular sizes. Herein, the designed synthesis of a Cu(I) coordinated COF for membrane C3 H6 /C3 H8 separation is reported. A platform COF is synthesized from 5,5'-diamino-2,2'-bipyridine and 2-hydroxybenzene-1,3,5-tricarbaldehyde. This COF possesses a porous 2D structure with high crystallinity. Cu(I) is coordinated to bipyridyl moieties in the COF framework, acting as recognizable sites for C3 H6 gas, as shown by the adsorption measurements. Cu(I) COF is blended with 6FDA-DAM polymer to yield MMMs. This COF MMM exhibits selective and permeable separation of C3 H6 from C3 H8 (C3 H6 permeability of 44.7 barrer, C3 H6 /C3 H8 selectivity of 28.1). The high porosity and Cu(I) species contribute to the great improvement of separation performance by virtue of 2.3-fold increase in permeability and 2.2-fold increase in selectivity compared to pure 6FDA-DAM. The superior performance to those of most relevant reported MMMs demonstrates that the Cu(I) coordinated COF is an excellent candidate material for C3 H6 separation membranes.
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