二甲苯異構體的分離是石油化工領域的關鍵過程和高耗能過程,這是因為二甲苯異構體的分子結構以及沸點非常類似。
有鑒于此,浙江大學鮑宗必教授、Ying Liu、北京化工大學羅勇副教授等報道合成了新型核殼結構ZIF復合材料,ZIF-65@ZIF-67。這種核殼結構基于“殼控制擴散-核促進傳質”協同策略(shell-gated diffusion and core-facilitated transport),增強二甲苯異構體的分離。
本文要點:
(1)
殼層ZIF-67能夠選擇性的限制體積更大的二甲苯異構體分子(MX和OX)擴散,內核ZIF-65能夠加快PX分子的擴散,因此顯著增強二甲苯異構體分子之間的擴散區別。通過氣相吸附實驗和分子動力學模擬的結果表明,這種核殼結構使得顯著改善選擇性和擴散動力學。
(2)
與單一的ZIF相比,ZIF-65@ZIF-67核殼復合結構材料液相吸附的PX/OX選擇性提高12.5倍,動力學選擇性提高3.4倍。理論計算模擬進一步展示了異相控制擴散機理,驗證了核殼異質結構具有時間分辨的擴散調節效應。這項工作展示了核殼MOF復合材料在改善分子的篩分用于工業分離中的重要前景,為增強多重組分的動力學分離性能提供幫助。
參考文獻
Linghe Yang, Guangtong Hai, Ying Liu, Fang Zheng, Fuxing Shen, Lihang Chen, Baojian Liu, Zhiguo Zhang, Qiwei Yang, Qilong Ren, Yong Luo, Zongbi Bao, Tailoring molecular diffusion in core-shell zeolite imidazolate framework composites realizes efficient kinetic separation of xylene isomers, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202420953
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202420953