De verwijdering van ethaan (C ₂ H ₆ ) van zijn analoge ethyleen (C ₂ H ₄ ) is van groot belang in de petrochemische industrie, en is zeer uitdagend vanwege hun vergelijkbare fysisch-chemische eigenschappen. Het gebruik van opkomende poreuze organische kooi (POC) materialen voor C ₂ H ₆ /C ₂ H ₄ scheiding staat nog in de kinderschoenen.

Calix[4]resorcinareen, een soort macrocyclische cavitand met een intrinsieke holte en acht polaire bovenrand fenolische groepen, is gedocumenteerd als een uitstekende bouwsteen om kooiverbindingen te construeren met instelbare holtes voor het inkapselen van verschillende gastmoleculen.

In een studie gepubliceerd in Natuurcommunicatie , de onderzoeksgroep onder leiding van prof. Yuan Daqiang van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter van de Chinese Academie van Wetenschappen meldde dat een [6+12] octaëdrische calix[4]resorcinareen-gebaseerde POC (CPOC-301) een uitstekende C ₂ H ₆ -selectief materiaal, en kan worden gebruikt als een robuust absorptiemiddel om direct zeer zuivere C . te verkrijgen ₂ H ₄ van C ₂ H ₆ /C ₂ H ₄ mengsel.

De onderzoekers bereidden CPOC-301 door middel van zelfassemblage van tetraformylresorcin[4]areen en p-fenyleendiamine onder milde omstandigheden.

Eenkristal röntgendiffractie onthulde dat CPOC-301 een afgeknotte octaëderstructuur heeft, met acht trigonale poorten met een randlengte van ongeveer 12 Å, en een grote holte met een binnendiameter en een volume die respectievelijk 16,8 en 4270 bereiken ³ . De solid-state pakking van CPOC-301 suggereerde dat het een eendimensionaal kanaal bezit, met een diameter van ~7 , gezien vanuit [001] richting.

De stikstof (N ₂ ) gasadsorptie-isotherm van CPOC-301 vertoonde een typische type I-curve met een kleine fractie van een type IV-adsorptiegedrag. De maximale N ₂ adsorptie is 670 cm ³ G ^-1 , en de berekende Brunauer-Emmett-Teller (BET) van CPOC-301 is tot 1962 m ² G ^-1 . Bovendien, CPOC-301 vertoonde preferentiële adsorptie van C ₂ H ₆ boven C ₂ H ₄ op kamertemperatuur.

Het berekeningsresultaat van de ideale geadsorbeerde oplossingstheorie (IAST) toonde aan dat C ₂ H ₆ /C ₂ H ₄ selectiviteitsbereik voor CPOC-301 is van 1,3 tot 1,4 bij 293 K. De doorbraakcurven bewezen verder dat CPOC-301 de volledige scheiding van C efficiënt kan realiseren ₂ H ₄ van C ₂ H ₆ /C ₂ H ₄ mengsels, en zijn scheidingsprestaties veranderen niet duidelijk binnen zeven ononderbroken cycli.

Moleculaire modelleringsstudies suggereerden de uitzonderlijke C ₂ H ₆ selectiviteit is te wijten aan de geschikte resorcin[4]areenholten in CPOC-301, die meer meervoudige C–H···π waterstofbruggen vormen met C ₂ H ₆ dan met C ₂ H ₄ gasten.

Deze studie werpt licht op het ontwerp en de synthese van POC's op basis van supramoleculaire cavitanden als "poreuze additieven" in kolom- en membraanscheidingstoepassingen voor industrieel belangrijke gassen in de toekomst.