System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种纤细动态多孔配位聚合物、制备方法及丙烷/丙烯分离应用技术_技高网

一种纤细动态多孔配位聚合物、制备方法及丙烷/丙烯分离应用技术

技术编号:40338119 阅读:11 留言:0更新日期:2024-02-09 14:27
本发明专利技术公开了一种纤细动态多孔配位聚合物、制备方法及其应用,该纤细动态多孔配位聚合物对C<subgt;3</subgt;H<subgt;6</subgt;的吸附以热力学为主,但对C<subgt;3</subgt;H<subgt;8</subgt;的吸附行为受动力学调控;C<subgt;3</subgt;H<subgt;6</subgt;和C<subgt;3</subgt;H<subgt;8</subgt;完全不同的吸附过程使晶体在273K时表现出筛分分离(9.9min·g<supgt;‑1</supgt;),在298K时性能提高了2倍以上(20.4min·g<supgt;‑1</supgt;),温度升高引起的轻微孔隙膨胀为相对较小的C<subgt;3</subgt;H<subgt;6</subgt;提供了合理的通道,而对较大的C<subgt;3</subgt;H<subgt;8</subgt;保持排斥,提高了对C<subgt;3</subgt;H<subgt;6</subgt;和C<subgt;3</subgt;H<subgt;8</subgt;的分离效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纤细动态多孔配位聚合物、制备方法及丙烷/丙烯分离应用,属于配位聚合物以及气体分离。


技术介绍

1、作为一种重要的化学原料,到2024年,全球c3h6的产量预计将超过13亿吨,这就需要去除几乎相同比例的c3h8。一个最耗能的过程(近3%的能源用于分离),以及类似的碳排放强度。因此,开发低能耗的技术引起了人们的极大兴趣,如可将能耗强度降低10倍的基于吸附的分离技术。沸石和多孔碳作为早期的平台,在吸附分离方面有很大的贡献。然而,对于c3h6和c3h8混合物(分子大小和形状都非常封闭),收缩或不规则孔隙系统的固有特性要么需要很高的再生消耗,要么表现出非常低的选择性。在此背景下,开发新型多孔材料对于实现基于吸附-分离技术的高效c3h6和c3h8分离具有紧迫性和重要意义。

2、多孔配位聚合物(pcps),又称金属有机骨架(mofs),是一种新兴的吸附剂材料,由于其在孔隙工程中的预先设计,包括分子水平上的形状、大小和孔隙环境,在气体分离中具有特殊的应用前景。到目前为止,为了完成这项具有挑战性的任务,人们已经进行了广泛的努力来定制pcp。与不饱和c3h6的π-络合反应相比,增温筛分机理被认为是一种理想的策略。在孔径为时,一些刚性骨架对含c3h8混合物的捕集选择性有所提高。然而,由于中等尺寸和/或形状的不完美,导致吸附相对较大的c3h8分子,因此,理想的截止吸附并未完全实现。此外,在这些狭窄的系统中,由于气体对的吸附同时受热力学控制,通过升温促进分子扩散会导致整体效率显著降低。

3、值得注意的是,结构动力学使得软pcp在面对这一任务时成为有趣的平台,因为它们的框架可以根据客人的性质表现出不同的反应。为了控制框架的动力学,已经报道了许多策略,如层滑动、框架变形、柔性注音、植入网格或动态门控,但是,显著的孔隙扩张或收缩使得有效识别和筛选相似的气体对非常困难。因此设计或控制一个柔软的多孔系统,能够识别相似的气体对,特别是在升高的温度下提高能力,仍然是一个挑战。


技术实现思路

1、本专利技术所要解决的是现有技术中吸附剂显著的孔隙扩张或收缩使得有效识别和筛选相似的气体对非常困难,成功制备出了一种柔性多孔配位聚合物(ntu-68),它具有一维之字形纳米通道,能够有效筛分c3h6和c3h8,且高温下在附近可精细地扩张和收缩,温度升高引起的轻微孔隙膨胀为相对较小的c3h6提供了合理的流量,而对较大的c3h8保持收缩,能够促进c3h6和c3h8的分离。

2、为了实现上述目的,本专利技术所采用的技术方案为:

3、一种纤细动态多孔配位聚合物,其分子式为[cul2sif6]·xsolvent;其中,solvent是指结合的溶剂分子,x是结合的溶剂分子数,配体l是1,4-二(1h-咪唑-1-基)苯;

4、所述的多孔配位聚合物结构中,cu节点和配体l之间构成cds拓扑结构,并且两侧的网络相互贯穿,在多孔配位聚合物构架中包含有沿a轴矩形窗口的一维曲折形纳米通道;矩形窗口的两短边中间的间距为且间距能够随温度的升高而增大。

5、优选地,所述的的温度是指273-298k。

6、任一上述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,包括如下步骤:

7、步骤1,获得ntu-65晶体,并置于水中进行处理;

8、步骤2,处理后的产物洗涤并活化,得到多孔配位聚合物。

9、优选地,所述步骤1中,ntu-65晶体与水的用量比为:(8-12)mg:(1-4)ml。

10、优选地,所述步骤1中,进行处理过程的温度为99-110℃,时间为3-5d。

11、优选地,所述步骤2中,活化过程为:将洗涤后的产物置于乙醇中进行溶剂交换;加热处理后,再于真空条件下热处理,得到活化晶体。

12、优选地,采用乙醇进行溶剂交换的时间为2-4d,并每间隔6-10h倾析并更换乙醇;加热处理的温度为50-70℃,5-7h;真空热处理的温度为110-135℃,19-22h。

13、任一上述的纤细动态多孔配位聚合物在筛分c3h6和c3h8中的应用。

14、优选地,所述的应用中还包括如下步骤:将c3h6和c3h8的混合气体输送通过激活后的多孔配位聚合物,c3h8相比于c3h6优先通过,并将释放的c3h8进行收集;混合气体中,c3h6和c3h8的摩尔比为1:(0.8-1.2);分离过程温度为270-325k。

15、一种调控配位聚合物的孔径及促进c3h6和c3h8分离的方法,其特征在于,所述的配位聚合物为任一上述的多孔配位聚合物;

16、所述的调控配位聚合物的孔径是将温度由270-275k调节至295-300k,使面对面堆积的f-f原子间间距增大;

17、所述的促进c3h6和c3h8分离的方法是在将c3h6和c3h8的混合气体输送通过激活后的多孔配位聚合物时,将操作温度由270-275k调节至295-300k,促进c3h8通过。

18、本专利技术的有益效果在于:

19、本专利技术成功制备了一种多孔配位聚合物,具有一维之字形纳米通道,能够有效筛分c3h6和c3h8;且具有超细的孔径可调特性,适用于c3h6和c3h8混合物在273~298k的筛分性能提高。

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【技术保护点】

1.一种纤细动态多孔配位聚合物,其分子式为[CuL2SiF6]·xSolvent;其中,Solvent是指结合的溶剂分子,x是结合的溶剂分子数,配体L是1,4-二(1H-咪唑-1-基)苯;其特征在于:

2.根据权利要求1所述的纤细动态多孔配位聚合物,其特征在于,所述的的温度是指200-340K。

3.权利要求1-2中任一所述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

4.根据权利要求3所述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,NTU-65晶体与水的用量比为:(8-12)mg:(1-4)mL。

5.根据权利要求3所述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,进行处理过程的温度为99-110℃,时间为3-5d。

6.根据权利要求3所述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,活化过程为:将洗涤后的产物置于乙醇中进行溶剂交换;加热处理后,再于真空条件下热处理,得到活化晶体。

7.根据权利要求6所述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,其特征在于,采用乙醇进行溶剂交换的时间为2-4d,并每间隔6-10h倾析并更换乙醇;加热处理的温度为50-70℃,5-7h;真空热处理的温度为110-135℃,19-22h。

8.权利要求1-2中任一所述的纤细动态多孔配位聚合物在筛分C3H6和C3H8中的应用。

9.权利要求8所述的应用,其特征在于,所述的应用中还包括如下步骤:将C3H6和C3H8的混合气体输送通过活化后的多孔配位聚合物,C3H8相比于C3H6优先通过,并将释放的C3H8进行收集;混合气体中,C3H6和C3H8的摩尔比为1:(0.8-1.2);分离过程温度为270-325k。

10.一种调控配位聚合物的孔径及促进C3H6和C3H8分离的方法,其特征在于,所述的配位聚合物为权利要求1-2中任一所述的多孔配位聚合物;

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【技术特征摘要】

1.一种纤细动态多孔配位聚合物,其分子式为[cul2sif6]·xsolvent;其中,solvent是指结合的溶剂分子,x是结合的溶剂分子数,配体l是1,4-二(1h-咪唑-1-基)苯;其特征在于:

2.根据权利要求1所述的纤细动态多孔配位聚合物,其特征在于,所述的的温度是指200-340k。

3.权利要求1-2中任一所述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

4.根据权利要求3所述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,ntu-65晶体与水的用量比为:(8-12)mg:(1-4)ml。

5.根据权利要求3所述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,进行处理过程的温度为99-110℃,时间为3-5d。

6.根据权利要求3所述的纤细动态多孔配位聚合物的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,活化过程为:将洗涤后的产物置于乙醇中...

【专利技术属性】
技术研发人员:段金贵黄愉航
申请(专利权)人:南京工业大学
类型:发明
国别省市:

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