Combination of Low-Polar and Polar Binding Sites in Aliphatic MOFs for the Efficient C2H6/C2H4 Separation

等结构 吸附 极地的 材料科学 范德瓦尔斯力 化学极性 偶极子 四极 化学工程 结晶学 物理化学 有机化学 分子 化学 晶体结构 原子物理学 物理 天文 工程类
作者
Jingyi Zhou,Ke Tian,Xiaoqian Zhu,Binhao Jin,Zongbi Bao,Zhiguo Zhang,Yiwen Yang,Qilong Ren,Qiwei Yang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (2): 3387-3394 被引量:26
标识
DOI:10.1021/acsami.2c21261
摘要

The selective capture of C2H6 from C2H6/C2H4 mixtures is of critical importance to realize the efficient one-step purification of C2H4 but remains challenging due to their similar properties and smaller quadrupole moment of C2H6 that usually result in C2H4-preferring adsorption. Herein, we reported two isostructural pillared-layer metal-organic frameworks, ZUL-C3 and ZUL-C4, which were constructed by mixed polycycloalkane-type ligands. Their low-polar pore environment along with more accessible low-polar C-H binding sites on the pore surface are conducive to generate more van der Waals interactions with C2H6 while the carboxylic groups distributed at four corners of pores form stronger and more dipolar interactions with C2H6, cooperatively resulting in a good C2H6/C2H4 uptake ratio of 1.50 for ZUL-C3 and 1.72 for ZUL-C4 in static adsorption experiments and a high C2H4 (>99.99% purity) productivity of 10.1 L/kg for ZUL-C3 and 14.6 L/kg for ZUL-C4 from an equimolar C2H6/C2H4 mixture in breakthrough experiments.
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