六氟乙烷(C2F6)是一种非常重要的含氟电子特气,但是其粗产物中通常含有少量的氢氟乙烷杂质并且难以通过常规蒸馏法去除,因此要开发有效的吸附剂用于C2F6的纯化。目前已经报道的C2F6纯化材料主要为MOF材料,它们通常缺乏足够的稳定性。此外,无法规模化的制备也限制了它们在工业中的应用。因此需要开发具有高效,稳定且能够规模化的吸附剂用于C2F6纯化。
近日,中国科学院福建物质结构研究所吴明燕团队在《Angewandte Chemie International Edition》期刊发表了题为“Scalable Synthesis of Stable Hydrogen-Bonded Organic Framework for Efficient Hexafluoroethane Purification”的研究论文。该工作在团队前期工作的基础上设计并合成了一例具有适宜孔径大小和独特表面电势分布的氢键有机框架材料HOF-TDBB。 此材料在静态与动态的吸附实验中均优先吸附氢氟乙烷气体(CF3CH2F和CF3CHF2),并且可以实现从CF3CH2F/CF3CHF2/C2F6的气体混合物中一步纯化得到C2F6。这是HOF材料首次实现C2F6高效纯化。在一次突破实验中,HOF-TDBB可纯化11.7 mol kg-1的高纯C2F6,这一产量高于已报到HOF材料。此外,此材料具有非常优异的稳定性,可在不同的分离流速,环境温度中实现良好的C2F6纯化。更重要的是,此HOF可通过简单的旋蒸方法快速且规模化制备,并且规模化制备的样品对C2F6纯化的效果与单晶样品相当。
HOF-TDBB从CF3CH2F/CF3CHF2/C2F6混合物中纯化C2F6示意图
相关成果发表于《Angewandte Chemie International Edition》。福建物质结构研究所与福州大学联合培养博士纪震宇为论文第一作者,福建物构所吴明燕研究员为论文的通讯作者。研究工作获得国家自然科学基金、中国科学院B类先导专项、福建省自然科学基金以及结构化学全国重点实验等项目的支持。此前,吴明燕团队在多孔氢键有机框架材料的设计合成和小分子存储与分离方面取得了系列重要进展,提出超稳定氢键有机框架材料批量合成新方法(Angew. 2017,56 ,2101)并实现了烃类小分子的高效纯化(Angew. 2023,62,e202305041;2024,63,e202401754;2024,63,e202411175)。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202513398