具有烯/炔烃分离性能的钴金属有机笼功能化石墨烯

摘要

为实现乙烯/乙炔高效分离,以联苯胺-吡啶-2-甲醛形成的双臂二齿有机配体与钴离子配位自组装合成了四面体金属有机笼(MOCs):Co4(LBA)6(ClO4)8(Co-LBA,LBA=[1,1′-联苯]-4,4′-二胺,N4,N4′-二(2-吡啶亚甲基)).结构分析表明Co-LBA的窗口尺寸(0.4 nm)恰好处于乙炔动力学直径(0.334 nm)和乙烯动力学直径(0.418 nm)之间.为避免Co-LBA微孔结构对乙炔吸附动力学的限制,进一步通过浸渍法将其分散到氧化石墨烯(GO)基底上,煅烧得到稳定的多级结构Co-LBA功能化石墨烯材料(Co-LBA@rGO).透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和N2吸附结果表明,在Co-LBA@rGO复合材料中,Co-LBA保持笼状结构且高度分散在石墨烯层间,从而使材料同时具有微孔和介孔两种分子扩散通道.在室温条件下,Co-LBA@rGO展示出显著的选择性吸附乙炔能力,p/p0为0.5时乙炔与乙烯吸附量比达到12.5,具有潜在的烯/炔烃分离应用前景.