水素結合有機フレームワークにおけるエタン/エチレン分離性能を向上させるための孔の極性調整

要約 水素結合有機フレームワーク（HOF）は、エネルギー節約型のC2H6/C2H4分離に大きな可能性を示していますが、C2H6/C2H4からC2H4を一段階で得る例はほとんどありません。これは、C2H6とC2H4の逆流吸着が依然として難しいためです。本研究では、孔の極性を調整することで、二つのグラフェンシート様のHOFにおけるC2H6/C2H4分離性能を向上させます。加熱により、HOF‐NBDA(DMA)（DMA=ジメチルアミンカチオン）からHOF‐NBDAへの現場での固体相変化が観察され、負の電気的骨組みが中性に変わります。その結果、HOF‐NBDAの孔表面は非極性になり、C2H6の選択的吸着に有利です。HOF‐NBDAにおけるC2H6とC2H4の容量差は23.4 cm3 g−1であり、C2H6/C2H4の吸収比は136%で、HOF‐NBDA(DMA)のそれ（それぞれ5.0 cm3 g−1および108%）よりもはるかに高いです。実用的な突発実験では、HOF‐NBDAが298 KでC2H6/C2H4（1/99, v/v）混合物から高い生産性29.2 L kg−1でポリマーグレードのC2H4を生成できることが示されています。これはHOF‐NBDA(DMA)の約5倍（5.4 L kg−1）です。さらに、現場での突発実験と理論計算により、HOF‐NBDAの孔表面がC2H6を優先的に捕捉するのに有利であり、C2H6/C2H4の選択的分離を向上させることが示されています。