本技术涉及新材料领域,特别是一种锌基配合物的制备技术及其在低碳烃分离中的应用。该配合物的化学通式为[Zn3(TMTA)],通过特定的制备工艺,实现了对低碳烃的高效分离。
背景技术
纳米结构材料,由于其结构特性,在多方面表现出优异的性能。近二十年来,一类被称为“金属-有机框架(metal-organic framework,MOF)”的有机无机杂化纳米多孔材料受到了广泛关注,成为新材料领域的研究热点与前沿之一。MOF材料因其独特、优异的性能而受到人们的广泛关注,被应用于材料、化学等领域。如今在材料合成方面,也从寻找新的结构向以应用为导向的精准合成转变。MOF材料已成为继沸石、活性炭等之后的新一代功能性材料。制备功能性MOF材料主要有两种方式,一种是通过后修饰将功能基团锚定到框架上,赋予其特定功能性;另一种是通过预先设计合成功能性构筑单元配体,直接制备功能性框架材料,这一自下而上的前修饰方法可以使目标官能团精确的分布在材料的框架上,有利于控制活性位点的位置与数量,有效避免在框架上修饰官能团破坏材料结构和孔隙率。
相比分子筛、活性炭等多孔吸附剂,MOF材料由于其可裁剪的框架和丰富多样的孔道在气体吸附与分离领域展现出独特优势。吸附是一个放热过程,刚性孔结构难以消散吸附过程产生的结合能,从而增加吸附能力。由客体、压力或温度变化引起结构转变的柔性MOF更有可能发生结构的变化抵消这部分能量,从而在具有挑战性的分离过程中有很大的潜力。因此,柔性孔结构有望成为二元甚至多元混合物分离纯化烯烃的优选材料。
迄今为止,设计柔性MOF用于二元和三元气体分离具有巨大的应用前景。近年来,有许多文献报道了柔性MOF的合成方法及气体分离的应用,例如Qiubing Dong,Xin Zhang,Shuang Liu,Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,pp 22756-22762选用1,4-二(1H-咪唑-1-基)苯和Cu(SiF6
)·6H2
O构筑了NTU-65。在特定温度下,NTU-65能够大量吸附C2
H2
和CO2
,而对C2
H4
的吸附可忽略,从而实现C2
H4
的一步纯化;2021年,Mohana Shivanna,Ken-ichi Otake,Bai-Qiao Song,Angew.Chem.Int.Ed.2021,6,pp 20383-20390选用1,2-双(4-吡啶基)乙烷和ZnSiF6
2-
在低压下对C2
H2
表现出急剧的吸附能力,能够选择性分离C2
H4
/CO2
/C2
H2
。LingyaoWang,Nuo Xu,Yongqi Hu,Nano Res.2023,16,pp 3536–3541选用1,4-二(1H-咪唑-1-基)苯、(NH4
)2
TiF6
和Cu(NO3
)2
·3H2
O合成了ZNU-5。ZNU-5具有较高的C2
H2
吸附能力,在室温条件下具有良好的C2
H2
/CO2
、C2
H2
/C2
H4
和C2
H2
/CH4
分离选择性。
上述这些构建柔性配合物所使用策略都是来自配体的扭转,从未报道过使用柱撑配体裁剪策略设计合成柔性二维MOF的案例。即缺少一种采用柱撑配体裁剪策略合成的柔性二维配合物。
实现思路