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Kilogram-Scale Fabrication of a Robust Olefin-Linked Covalent Organic Framework for Separating Ethylene from a Ternary C2 Hydrocarbon Mixture
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2023-09-22 , DOI: 10.1021/jacs.3c07224
Zhifang Wang 1, 2 , Yushu Zhang 1 , En Lin 1 , Shubo Geng 1, 2 , Mengjin Wang 1 , Jinjin Liu 1 , Yao Chen 1, 3 , Peng Cheng 1, 2 , Zhenjie Zhang 1, 2
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2023-09-22 , DOI: 10.1021/jacs.3c07224
Zhifang Wang 1, 2 , Yushu Zhang 1 , En Lin 1 , Shubo Geng 1, 2 , Mengjin Wang 1 , Jinjin Liu 1 , Yao Chen 1, 3 , Peng Cheng 1, 2 , Zhenjie Zhang 1, 2
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One-step adsorptive purification of ethylene (C2H4) from a ternary mixture of acetylene (C2H2), C2H4, and ethane (C2H6) by a single material is of great importance but challenging in the petrochemical industry. Herein, a chemically robust olefin-linked covalent organic framework (COF), NKCOF-62, is designed and synthesized by a melt polymerization method employing tetramethylpyrazine and terephthalaldehyde as cheap monomers. This method avoids most of the disadvantages of classical solvothermal methods, which enable the cost-effective kilogram fabrication of olefin-linked COFs in one pot. Furthermore, NKCOF-62 shows remarkably selective adsorption of C2H2 and C2H6 over C2H4 thanks to its unique pore environments and suitable pore size. Breakthrough experiments demonstrate that polymer-grade C2H4 can be directly obtained from C2H2/C2H6/C2H4 (1/1/1) ternary mixtures through a single separation process. Notably, NKCOF-62 is the first demonstration of the potential to use COFs for C2H2/C2H6/C2H4 separation, which provides a blueprint for the design and construction of robust COFs for industrial gas separations.
中文翻译：
公斤级制造用于从三元 C2 烃混合物中分离乙烯的鲁棒烯烃连接共价有机框架
利用单一材料从乙炔（C 2 H 2）、C 2 H 4和乙烷（C 2 H 6 ）三元混合物中一步吸附纯化乙烯（ C 2 H 4 ）具有重要意义，但在应用中具有挑战性。石化工业。在此，采用四甲基吡嗪和对苯二甲醛作为廉价单体，通过熔融聚合方法设计并合成了化学坚固的烯烃连接的共价有机骨架（COF）NKCOF-62。这种方法避免了经典溶剂热方法的大部分缺点，使得一锅法能够以经济高效的公斤级制造烯烃连接的 COF。此外，由于其独特的孔隙环境和合适的孔径， NKCOF-62对C 2 H 2和C 2 H 6的吸附性能优于C 2 H 4 。突破性实验表明，通过单一分离过程，可以从C 2 H 2 /C 2 H 6 /C 2 H 4 (1/1/1)三元混合物直接获得聚合物级C 2 H 4 。值得注意的是，NKCOF-62首次展示了使用COF进行C 2 H 2 /C 2 H 6 /C 2 H 4分离的潜力，为工业气体分离中坚固的COF的设计和构建提供了蓝图。
更新日期：2023-09-22
中文翻译：
公斤级制造用于从三元 C2 烃混合物中分离乙烯的鲁棒烯烃连接共价有机框架
利用单一材料从乙炔（C 2 H 2）、C 2 H 4和乙烷（C 2 H 6 ）三元混合物中一步吸附纯化乙烯（ C 2 H 4 ）具有重要意义，但在应用中具有挑战性。石化工业。在此，采用四甲基吡嗪和对苯二甲醛作为廉价单体，通过熔融聚合方法设计并合成了化学坚固的烯烃连接的共价有机骨架（COF）NKCOF-62。这种方法避免了经典溶剂热方法的大部分缺点，使得一锅法能够以经济高效的公斤级制造烯烃连接的 COF。此外，由于其独特的孔隙环境和合适的孔径， NKCOF-62对C 2 H 2和C 2 H 6的吸附性能优于C 2 H 4 。突破性实验表明，通过单一分离过程，可以从C 2 H 2 /C 2 H 6 /C 2 H 4 (1/1/1)三元混合物直接获得聚合物级C 2 H 4 。值得注意的是，NKCOF-62首次展示了使用COF进行C 2 H 2 /C 2 H 6 /C 2 H 4分离的潜力，为工业气体分离中坚固的COF的设计和构建提供了蓝图。
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