MOF类功能材料

实验编号：U20S10800

关键词：金属有机框架配合物，晶体结构测试，吸附性测试，乙烷乙烯分离

实验标签：材料科学基础（功能无机材料）

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为4个模块，模块1，金属有机框架配合物[Fe₂(O₂)(dobdc)]的制备；模块2，[Fe₂(O₂)(dobdc)]的晶体结构测试；模块3，配合物的吸附性能测试；模块4，乙烷乙烯气体分离性能测试。

模块1，金属有机框架配合物[Fe₂(O₂)(dobdc)]的制备

模块2，[Fe₂(O₂)(dobdc)]的晶体结构测试

模块3，配合物的吸附性能测试

模块4，乙烷乙烯气体分离性能测试

（二）实验的特色和亮点

在化学工业中，C₂H₆/C₂H₄将分离是一个重要、具有挑战性且耗能大的过程。C₂H₆的优先吸附，则C₂H₄产品可直接回收。与C₂H₄的优先吸附的吸附剂相比，C₂H₆的优先吸附可以实现在变压吸附分离C₂H₆/C₂H₄时节省40％的能源消耗（0.4至0.6 GJ /吨乙烯）。优先吸附C₂H₆的多孔材料可以为C₂H₆/C₂H₄的气体分离奠定了良好的应用基础。

为了选择性吸附C₂H₆，有必要固定一些特定位点以实现与C₂H₆的更强相互作用。基于MOFs的可控性，受到天然金属酶以及烷烃C-H合成时M-过氧，M-氢过氧和M-氧 [M = Cu（II），Co（III）和Fe（III / IV）]作为催化活性中间体活化的启发，我们在MOFs内设计相似的功能位点，从而使得与烷烃的结合力强于烯烃，因此可以用于C₂H₆/C₂H₄的选择性分离。

经筛选，合成的Fe₂(O₂)( dobdc)由于过氧位点的存在，相对于C₂H₄表现出C₂H₆优先结合。Fe₂(O₂)( dobdc)不仅吸收了适量的C₂H₆，而且在广泛的压力范围内显示出最高的C₂H₆/C₂H₄分离选择性，得到聚合物级乙烯（纯度为99.99％）。