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Combination of Low-Polar and Polar Binding Sites in Aliphatic MOFs for the Efficient C2H6/C2H4 Separation
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-01-06 , DOI: 10.1021/acsami.2c21261 Jingyi Zhou 1 , Tian Ke 1 , Xiaoqian Zhu 1 , Binhao Jin 1 , Zongbi Bao 1, 2 , Zhiguo Zhang 1, 2 , Yiwen Yang 1, 2 , Qilong Ren 1, 2 , Qiwei Yang 1, 2
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-01-06 , DOI: 10.1021/acsami.2c21261 Jingyi Zhou 1 , Tian Ke 1 , Xiaoqian Zhu 1 , Binhao Jin 1 , Zongbi Bao 1, 2 , Zhiguo Zhang 1, 2 , Yiwen Yang 1, 2 , Qilong Ren 1, 2 , Qiwei Yang 1, 2
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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.
中文翻译：
结合脂肪族 MOF 中的低极性和极性结合位点以实现高效的 C2H6/C2H4 分离
从 C 2 H 6 /C 2 H 4混合物中选择性捕获 C 2 H 6对于实现 C 2 H 4的有效一步纯化至关重要，但由于它们的相似性质和 C 的四极矩较小，仍然具有挑战性2 H 6通常生成 C 2 H 4-优先吸附。在此，我们报道了两种同构柱状层金属有机骨架，ZUL-C3 和 ZUL-C4，它们是由混合的聚环烷烃型配体构建的。它们的低极性孔隙环境以及孔隙表面更易接近的低极性C-H结合位点有利于与C 2 H 6产生更多的范德瓦尔斯相互作用，同时分布在孔隙四个角的羧基形成更强和更多与 C 2 H 6的偶极相互作用，共同导致良好的 C 2 H 6 /C 2 H 4吸收比，在静态吸附实验中 ZUL-C3 为 1.50，ZUL-C4 为 1.72 和高 C 2在突破性实验中，来自等摩尔 C 2 H 6 /C 2 H 4混合物的H 4（>99.99% 纯度）生产率对于 ZUL-C3 为 10.1 L/kg，对于 ZUL-C4 为 14.6 L/kg 。
更新日期：2023-01-06
中文翻译：
结合脂肪族 MOF 中的低极性和极性结合位点以实现高效的 C2H6/C2H4 分离
从 C 2 H 6 /C 2 H 4混合物中选择性捕获 C 2 H 6对于实现 C 2 H 4的有效一步纯化至关重要，但由于它们的相似性质和 C 的四极矩较小，仍然具有挑战性2 H 6通常生成 C 2 H 4-优先吸附。在此，我们报道了两种同构柱状层金属有机骨架，ZUL-C3 和 ZUL-C4，它们是由混合的聚环烷烃型配体构建的。它们的低极性孔隙环境以及孔隙表面更易接近的低极性C-H结合位点有利于与C 2 H 6产生更多的范德瓦尔斯相互作用，同时分布在孔隙四个角的羧基形成更强和更多与 C 2 H 6的偶极相互作用，共同导致良好的 C 2 H 6 /C 2 H 4吸收比，在静态吸附实验中 ZUL-C3 为 1.50，ZUL-C4 为 1.72 和高 C 2在突破性实验中，来自等摩尔 C 2 H 6 /C 2 H 4混合物的H 4（>99.99% 纯度）生产率对于 ZUL-C3 为 10.1 L/kg，对于 ZUL-C4 为 14.6 L/kg 。
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