Benchmark Paraffin Adsorption in a Super‐Hydrophobic Porous Coordination Polymer with Blade‐Like Circular Phenyl Nanotraps

吸附 烯烃纤维 选择性 聚合物 化学工程 多孔性 材料科学 选择性吸附 高分子化学 化学 有机化学 复合材料 催化作用 工程类
作者
Fuqiang Chen,Niko Prasetyo,Shigeyoshi Sakaki,Ken‐ichi Otake,Susumu Kitagawa
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (25): e202423371-e202423371 被引量:13
标识
DOI:10.1002/anie.202423371
摘要

Abstract Selective capture of paraffin from olefin that permits one‐step purification of olefin is significantly important, yet developing adsorbents with high selectivity and hydrophobicity remains a daunting challenge. Although aromatic environments can enhance paraffin affinity and hydrophobicity through nonpolar interactions, water adsorption still occurs in regions distant from the aromatic rings, as well as in secondary pores that are always overlooked. Herein, we reported an ultramicroporous porous coordination polymer (ZnFPCP) featuring blade‐like circular phenyl paraffin nanotraps. As further validated by density functional tight binding (DFTB) calculations, grand canonical Monte Carlo (GCMC) simulations, and in situ Fourier‐tansform infrared absorption (FT‐IR) analysis, these ultramicroporous paraffin nanotraps created by surrounding benzene rings enhance the paraffin‐selective adsorption, and the segmented spaces between adjacent nanotraps in the blade‐like structure, combined with hydrophobic petal‐like secondary pore channels enclosed by fluorinated functional groups, further mitigate the water co‐adsorption. Remarkably, ZnFPCP exhibited outstanding ideal adsorption solution theory (IAST) selectivity (C 3 H 8 /C 3 H 6 : 2.08, C 2 H 6 /C 2 H 4 : 2.93) under ambient conditions and record‐breaking C 3 H 8 /C 2 H 6 uptake at low pressures. Breakthrough experiments demonstrated the excellent performance of ZnFPCP in olefin purification, affording the exceptional productivity of ultra‐high purity (99.99%) for C 3 H 6 and C 2 H 4 . Robust stability and super hydrophobicity highlight its potential in harsh industrial application scenarios.
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