A Fluorinated Zinc‐based Metal‐Organic Framework for Efficient Separation of Butane Isomers via Pore Engineering

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作者
Shuang Ni,Yitao Li,Xi Xu,Siyu Hou,Xingqiang Lü,Qing‐Yuan Yang
出处
期刊:Small methods [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smtd.202500027
摘要

Abstract Separating n‐butane/iso‐butane is a challenging and energy‐intensive task in the petrochemical industry. There have been only several adsorbents reported for C4 paraffins separation while they are confronted in real‐world applications with either poor selectivity or low n‐butane uptake capacity. In this study, a fluorinated zinc‐based metal‐organic framework (MOF), Znpyc‐CF 3 , derived from Znpyc‐CH 3 is developed, which has fluorine‐containing functional groups on the pore surface that can enhance the interaction with the linear n‐butane. Remarkably, this fluorinated porous material demonstrates both high n‐butane uptake (55.5 cm 3 g⁻¹) and excellent selectivity (IAST selectivity = 187) at ambient temperature. Multicycle breakthrough experiments confirmed its practical performance for real gas mixtures. Znpyc‐CF 3 exhibits outstanding stability, maintaining its structural integrity after repeated sorption cycles and dynamic breakthrough tests under both dry and highly humid conditions. The preferential adsorption mechanism of n‐butane is further elucidated through Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) simulations and Density Functional Theory (DFT) calculations. Overall, this research presents an efficient and stable adsorbent for the separation of butane isomers.

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