L'élimination de l'éthane (C 2 H 6 ) de son analogue éthylène (C 2 H 4 ) est d'une grande importance dans l'industrie pétrochimique, et est très difficile en raison de leurs propriétés physico-chimiques similaires. L'utilisation de matériaux émergents de cage organique poreuse (POC) pour C 2 H 6 /C 2 H 4 la séparation n'en est qu'à ses débuts.

Calix[4]résorcinarène, une sorte de cavitand macrocyclique avec une cavité intrinsèque et huit groupes phénoliques polaires de la bordure supérieure, a été documenté comme un excellent bloc de construction pour construire des composés de cage avec des cavités accordables pour encapsuler diverses molécules invitées.

Dans une étude publiée dans Communication Nature , le groupe de recherche dirigé par le professeur Yuan Daqiang de l'Institut de recherche Fujian sur la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences a rapporté qu'un POC à base de résorcinarène [6+12] octaédrique calix[4] (CPOC-301) est un excellent C 2 H 6 -matériel sélectif, et peut être utilisé comme absorbant robuste pour offrir directement du C de haute pureté 2 H 4 de C 2 H 6 /C 2 H 4 mélange.

Les chercheurs ont préparé CPOC-301 via l'auto-assemblage de tétraformylrésorcine[4]arène et de p-phénylènediamine dans des conditions douces.

La diffraction des rayons X sur monocristal a révélé que CPOC-301 a une structure octaèdre tronquée, avec huit orifices trigonaux ayant une longueur de bord atteignant environ 12 , et une grande cavité dont le diamètre intérieur ainsi que le volume atteignent respectivement 16,8 et 4270 ³ . L'emballage à l'état solide de CPOC-301 a suggéré qu'il possède un canal unidimensionnel, avec un diamètre de ~7 Å, vu dans la direction [001].

L'azote (N 2 ) l'isotherme d'adsorption de gaz de CPOC-301 a montré une courbe de type I typique avec une petite fraction d'un comportement d'adsorption de type IV. Le N maximum 2 l'adsorption est de 670 cm ³ g ^-1 , et le Brunauer-Emmett-Teller (BET) calculé de CPOC-301 est jusqu'à 1962 m ² g ^-1 . De plus, CPOC-301 présentait une adsorption préférentielle de C 2 H 6 sur C 2 H 4 à température ambiante.

Le résultat du calcul de la théorie de la solution adsorbée idéale (IAST) a démontré que C 2 H 6 /C 2 H 4 la plage de sélectivité pour CPOC-301 est de 1,3 à 1,4 à 293 K. Les courbes de percée ont en outre prouvé que CPOC-301 peut réaliser efficacement la séparation complète de C 2 H 4 de C 2 H 6 /C 2 H 4 mélanges, et ses performances de séparation ne changent évidemment pas dans les sept cycles continus.

Des études de modélisation moléculaire ont suggéré l'exceptionnel C 2 H 6 la sélectivité est due aux cavités appropriées de résorcine[4]arène dans CPOC-301, qui forment plusieurs liaisons hydrogène C–H···π avec C 2 H 6 qu'avec C 2 H 4 invités.

Cette étude met en lumière la conception et la synthèse de POC à base de cavitandes supramoléculaires en tant qu'« additifs poreux » dans les applications de séparation par colonnes et membranes pour les gaz d'importance industrielle à l'avenir.