Nat Commun：一系列等网状金属-有机骨架中的细孔工程实现高效的C2H2/CO2分离

Nanoyu

2022-01-11

C₂H₂/CO₂的分离不仅对乙炔的提纯具有重要的工业意义，而且由于它们在物理性质和分子大小上具有很高的相似性，在科学上也具有挑战性。超微孔金属-有机骨架（MOFs）可以通过孔约束效应来区分相似尺寸的气体分子。

基于此，得克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林教授，亚利桑那州立大学Shuguang Deng，中山大学Rui-Biao Lin报道了一系列用于实现高效C₂H₂/CO₂分离的等网状MOFs的亚纳米尺度孔径微调。

文章要点

1）细微的结构差异导致吸附性能显著提高。在四种MOF类似物中，[Cu(dps)2(SiF₆)]（SIFSIX-dps-Cu, SIFSIX = SiF₆^2-， dps = 4.4 ' -联吡啶硫化物，也称为NCU-100）通过整合合适的孔径和特异性结合位点，表现出最高的C₂H₂吸收性能和C₂H₂/CO₂选择性。在室温下，SIFSIX-dps-Cu的孔空间对CO₂分子有明显的抑制作用，但会吸收大量的C₂H₂(4.57 mmol g⁻¹)，使C₂H₂/CO₂分离的IAST选择性高达1787。

2）研究人员利用色散修正的密度泛函理论（DFT）和巨正则蒙特卡罗模拟进一步揭示了C₂H₂在层间和层内空穴中的多重主客体相互作用。此外，动态穿透实验表明，C₂H₂/CO₂分离彻底，C₂H₂可达2.48 mmol g⁻¹。

这项工作为实现高性能的分子识别材料提供了一个很好的范例，并将启发未来新型多孔材料的设计。

参考文献

Wang, J., Zhang, Y., Su, Y. et al. Fine pore engineering in a series of isoreticular metal-organic frameworks for efficient C₂H₂/CO₂ separation. Nat Commun 13, 200 (2022).

DOI：10.1038/s41467-021-27929-7

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27929-7