用于乙烯一步纯化的乙烷选择性金属有机框架

《Chemical Communications》：Ethane-selective metal–organic frameworks for one-step purification of ethylene

乙烯/乙烷分离能耗高，金属有机框架（MOF）吸附剂通过电负性位点增强C–H相互作用、低极性孔环境利用范德华力、框架柔性适配乙烷分子三种机制实现高效选择性吸附，系统评述了乙烷选择性MOF的结构-性能关系及工艺优化潜力。

　　

由于乙烯和乙烷的分子尺寸相近、极化率及挥发性相似，它们的分离过程仍然是石化产业链中能耗最高的操作之一。虽然低温蒸馏在工业上已被广泛采用，但基于吸附的过程有望大幅节省能源并简化工艺流程，尤其是当使用针对杂质的吸附剂时。这篇综述系统地探讨了近年来在乙烷选择性金属有机框架（MOF）吸附剂方面的进展，这些吸附剂能够直接从裂解气混合物中一步提纯出聚合级乙烯。我们总结了三种决定乙烷选择性捕获的基本分离机制：（i）策略性地引入电负性结合位点以增强碳-氢（C–H）相互作用；（ii）设计低极性的疏水孔结构以利用不同的范德华力；（iii）利用框架的柔韧性和门控开闭现象来优先吸附乙烷分子。该综述通过平衡吸附容量、IAST预测的选择性值以及在混合气体条件下的实验突破行为等关键性能指标，对代表性的MOF系统进行了全面评估。通过建立明确的结构-性质关系并确定新的设计原则，这项工作为合理开发具有优化分离性能的下一代乙烷选择性吸附剂提供了宝贵的见解。