IF 18.5！将多个结合位点整合到自适应MOF中用于丁烷异构体的筛选分离

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直链烷烃和支链烷烃的高效分离在石油化工行业具有重要意义。本文报道了一种具有一维通道的自适应金属有机框架FJI-H38，其通道尺寸可精确变化约4.0埃。活化后的FJI-H38显示出极高的正丁烷(n-C4H10)吸附容量，特别是在低压条件下(298K和0.1巴时为44.15 cm3/g)，但几乎不吸附异丁烷(iso-C4H10)。值得注意的是，FJI-H38具有高达246.75的n-C4H10/iso-C4H10选择性。气体负载的单晶X射线分析和模拟计算表明，孔道限域效应和未配位羧基修饰表面的协同作用在捕获相对较小的n-C4H10同时排除较大的iso-C4H10中起关键作用。此外，动态穿透实验明确证明FJI-H38在各种条件下表现出优异的n/iso-C4H10分离性能，可获得超高产率的高纯度n-C4H10(42.48 L/kg，≥99.0%)和iso-C4H10(42.35 L/kg，≥99.95%)。

创新点：

1. 设计了具有精确可调孔道尺寸的MOF材料

2. 实现了异构体分离的高选择性和高产率

3. 揭示了孔道限域和表面化学的协同作用机理

4. 开发了实际应用条件下的高效分离工艺

科研启发：

1. 结构设计要针对性解决实际问题

2. 重视多重作用机制的协同效应

3. 注重材料在实际应用中的性能验证

4. 通过精确的表征手段揭示作用机制

5. 关注工业应用的关键指标

思路延伸：

1. 探索其他气体分离体系的应用

2. 研究不同功能基团的修饰效果

3. 优化材料的稳定性和循环性能

4. 开发新型表征技术研究分离机理

5. 设计智能响应型分离材料

6. 研究温度和压力对分离效果的影响

7. 探索规模化生产的可能性

8. 将该策略应用于其他分离领域

9. 开发复合材料提升性能

Incorporation of Multiple Binding Sites into an Adaptive MOF for Sieving Butane Isomers

Adv. Funct. Mater. (IF 18.5)

Pub Date  : 2024-10-28

DOI : 10.1002/adfm.202416384

Danhua Song, Zhenyu Ji, Shuixiang Zou, Hengbo Li, Yunzhe Zhou, Cheng Chen, Mingyan Wu, Maochun Hong

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