化学学报 ›› 2026, Vol. 84 ›› Issue (5): 651-658.DOI: 10.6023/A26010036 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:2026-01-31
发布日期:2026-04-03
通讯作者:
俱战锋, 袁大强
作者简介:★ “框架材料化学”专辑
基金资助:
Yangyang Ou, Zhanfeng Ju*(
), Wenjing Wang, Shunfu Du, Daqiang Yuan*(
)
Received:2026-01-31
Published:2026-04-03
Contact:
Zhanfeng Ju, Daqiang Yuan
About author:★ For the VSI “Chemistry of Framework Materials”.
Supported by:文章分享
通过物理吸附分离法去除C2H2中的CO2杂质具有节能优势, 但由于这两种气体的分子尺寸和物理性质极为接近, 给分离带来很大挑战性. 其中具有CO2选择性的反向分离更为有效, 但是具有此性能的吸附剂十分稀缺. 另外, 吸附剂在分离过程中的稳定性、成本以及实际分离效率等问题均需考量. 本研究选用两种低成本、高稳定性的多孔配位框架材料Zn3[Fe3+(CN)6]2 (ZnHCF)和K2Zn3[Fe²+(CN)6]2 (KZnHCF)来解决上述问题. 这两例材料的笼状孔道结构具备适宜的窗口尺寸, 可实现对CO2的吸附性能优于C2H2. 在KZnHCF 中, 位于孔腔内部的 K+离子通过静电作用对进入孔道的CO2与C2H2分子产生差异化定向作用, 显著提升了CO2吸附量与分离选择性, 并在一定程度上缓解了吸附容量与选择性之间常见的此消彼长关系. 该材料在298 K条件下对CO2的吸附量达到111.5 cm3•g−1, 对等体积的CO2/C2H2混合气体具备出色的CO2选择性分离效果, 298 K、0.1 MPa条件下, 其理想吸附溶液理论(IAST)选择性为23.4. 更重要的是, 通过动态穿透实验发现, KZnHCF 可在较宽温度范围内保持高效的CO2/C2H2分离性能. 在298 K条件下处理体积比50∶50的CO2/C2H2混合气时, 该材料可一步法制备出纯度高于99.9%的C2H2, 动态吸附产率达1915 mmol•kg−1, 仅略低于最新报道的最高纪录. 在323 K, 其吸附产率(1450 mmol•kg−1)仍高于多数文献在298 K下报道的数值. KZnHCF 凭借优异的分离性能, 同时兼具高稳定性、可循环利用性、低成本及易规模化合成等优势, 成为潜在可应用于实际的高效CO2/C2H2分离材料.
欧阳阳, 俱战锋, 王文经, 杜顺福, 袁大强. 低成本高稳定性K2Zn3[Fe(CN)6]2框架用于高效CO2/C2H2分离★[J]. 化学学报, 2026, 84(5): 651-658.
Yangyang Ou, Zhanfeng Ju, Wenjing Wang, Shunfu Du, Daqiang Yuan. A Low-Cost and Highly Stable K2Zn3[Fe(CN)6]2 Framework for Efficient CO2/C2H2 Separation★[J]. Acta Chimica Sinica, 2026, 84(5): 651-658.
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