中山大學張杰鵬團隊：多孔分子晶體對丁烷異構體的類分子篩分離

2020-10-09 小材科研

丁烷和異丁烷都有廣泛的用途，但分離丁烷異構體非常耗能。基於多孔材料的吸附是一種節能的分離方法，其中分子篩效應最簡單高效，但孔徑尺寸難以調控。框架柔性可能是一種實現分子篩分離效應的新策略，但其效果和原理存在很大爭議。另一方面，共價鍵和配位鍵的強度和方向性對維持多孔材料的多孔性至關重要。相比而言，基於氫鍵或其他弱作用的分子晶體缺乏剛性和設計性，很少體現出多孔性，更難以用於吸附分離。

近日，中山大學化學學院張杰鵬教授團隊設計合成了一例基於氫鍵連接的多孔分子晶體。該材料不但具有很高的水穩定性和pH穩定性（pH 2-13），還具有同類材料中罕見的高疏水性，其水接觸角高達134o。更重要的是，在單組份的動力學吸附和等溫線的測試中，該材料表現出理想的丁烷/異丁烷分子篩效應。不過，定量吸附穿透實驗表明，儘管實測吸附選擇性高達23，丁烷的吸附導致了微量異丁烷的共吸附。計算機模擬和原位X-射線單晶/粉末衍射表明，客體吸附脫附過程伴隨著微弱的孔徑變化，是產生共吸附的關鍵。

圖1 主客體結構和吸附等溫線

該成果近期發表在Angewandte Chemie International Edition上，江西師範大學的何純挺教授和中山大學張杰鵬教授是共同通訊作者，文章的第一作者是中山大學博士研究生葉子銘。研究工作得到了國家自然科學基金、廣東省「珠江人才計劃」和「青年人才託舉工程」的資助。

來源：中山大學

論文連接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202011300

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