服务案例

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为4个模块，模块1，金属有机框架配合物[Fe₂(O₂)(dobdc)]的制备；模块2，[Fe₂(O₂)(dobdc)]的晶体结构测试；模块3，配合物的吸附性能测试；模块4，乙烷乙烯气体分离性能测试。

模块1，金属有机框架配合物[Fe₂(O₂)(dobdc)]的制备

以无水氯化亚铁，2,5-二羟基对苯二甲酸，N,N-二甲基甲酰胺和甲醇为原料，制得终产物Fe-MOF。

模块2，[Fe₂(O₂)(dobdc)]的晶体结构测试

通过对产物进行X射线单晶衍射分析测试，从结构上阐明Fe-MOF的过氧位点通过C–H••O氢键对乙烷表现出优先结合。再通过粉末X射线衍射仪分析，进一步获得产物的结构信息。

模块3，配合物的吸附性能测试

MOFs材料在吸附气体时能保持原有晶型，且制得的Fe-MOF能够在298K、常压条件下对气体吸附。该模块进一步通过表面积吸附仪测试来确定选择性高低及多个吸/脱附循环后的吸附能力。

模块4，乙烷乙烯气体分离性能测试

利用制得的Fe-MOF对乙烷/乙烯混合气体吸附分离性能进行测试，得出结论：该材料是迄今为止已报告的最好的高纯乙烯（99.99％的纯度）分离材料。

（二）实验的特色和亮点

在化学工业中，C₂H₆/C₂H₄将分离是一个重要、具有挑战性且耗能大的过程。C₂H₆的优先吸附，则C₂H₄产品可直接回收。与C₂H₄的优先吸附的吸附剂相比，C₂H₆的优先吸附可以实现在变压吸附分离C₂H₆/C₂H₄时节省40％的能源消耗（0.4至0.6 GJ /吨乙烯）。优先吸附C₂H₆的多孔材料可以为C₂H₆/C₂H₄的气体分离奠定了良好的应用基础。

为了选择性吸附C₂H₆，有必要固定一些特定位点以实现与C₂H₆的更强相互作用。基于MOFs的可控性，受到天然金属酶以及烷烃C-H合成时M-过氧，M-氢过氧和M-氧 [M = Cu（II），Co（III）和Fe（III / IV）]作为催化活性中间体活化的启发，我们在MOFs内设计相似的功能位点，从而使得与烷烃的结合力强于烯烃，因此可以用于C₂H₆/C₂H₄的选择性分离。

经筛选，合成的Fe₂(O₂)( dobdc)由于过氧位点的存在，相对于C₂H₄表现出C₂H₆优先结合。Fe₂(O₂)( dobdc)不仅吸收了适量的C₂H₆，而且在广泛的压力范围内显示出最高的C₂H₆/C₂H₄分离选择性，得到聚合物级乙烯（纯度为99.99％）。