Angew. Chem. :磺酸功能化金屬有機框架材料實現丁二烯高效純化

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1,3-丁二烯是制造合成橡膠和彈性體的關鍵單體,通常從C4低碳烴混合物中獲得。C4混合物通常由1,3-丁二烯、1-丁烯、2-丁烯、異丁烯和丁烷組成。目前獲得聚合級1,3-丁二烯需要經過含有乙腈萃取、閃蒸、吸收等步驟的復雜分離過程;诙嗫撞牧系奈锢砦骄哂胁僮骱唵魏湍芎牡偷膬瀯,有望實現丁二烯的低能耗純化。


然而,從復雜的7組分C4混合物中通過吸附分離制備聚合級的1,3-丁二烯面臨以下兩個挑戰:(1)缺乏針對結構相似物(1,3-丁二烯和反式-2-丁烯)的高選擇性吸附功能位點;(2)缺乏針對C4多組分混合物的高效吸附分離機制的研究。



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近日,浙江大學楊立峰研究員團隊設計制備了一種磺酸功能化金屬有機框架材料ZU-609(ZU-浙江大學),通過熱力學平衡和分子尺寸篩分的協同策略實現了7組分C4混合物中丁二烯的一步純化。


模擬計算表明磺酸陰離子可以作為C4烯烴識別的選擇性功能位點實現1,3-丁二烯和反式-2-丁烯、1-丁烯的高選擇性熱力學分離,其中1,3-丁二烯/反式-2-丁烯的亨利系數選擇性達4.4。另一方面,磺酸功能化金屬有機框架ZU-609具有合適的孔徑尺寸,可排阻分子尺寸較大的順式-2-丁烯、異丁烯、正丁烷和異丁烷分子。

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在常溫條件下的多組分固定床穿透實驗中,ZU-609材料實現了7組分C4混合物的高效分離,通過常溫下的氮氣吹掃即可解吸獲得聚合級純度的1,3-丁二烯,并實現吸附劑的完全再生。本研究突出了協同分離機制在處理復雜混合物方面的優勢,也為其他挑戰性分離過程的多孔材料的設計提供了借鑒。

文信息

One-Step Butadiene Purification in a Sulfonate-Functionalized Metal–Organic Framework through Synergistic Separation Mechanism

Jiyu Cui, Zhensong Qiu, Zhenglu Yang, Anye Jin, Prof. Xili Cui, Prof. Lifeng Yang, Prof. Huabin Xing

文章的第一作者是浙江大學博士生崔稷宇。


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202403345




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