热烈祝贺我组博士研究生范卫东同学在JACS上发表高水平文章
近日，我校材料科学与工程学院孙道峰教授课题组在通过调节有机/无机节点以优化金属-有机框架材料（MOFs）的C2H2/CO2分离性能方面取得一定进展，题为“Optimizing Multivariate Metal−Organic Frameworks for Efficient C2H2/CO2 Separation”的论文于2020年5月18日在JACS上发表。我校理学院化学专业博士研究生范卫东为该论文第一作者，孙道峰教授为通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位。
作为最简单的炔烃，C2H2被广泛用作焊接燃料和各种工业工艺的化学原料。C2H2在这些应用中通常需要高纯度，然而，如CO2、H2和CH4等杂质经常存在于C2H2的生产中，其中C2H2和CO2具有相似的几何尺寸和沸点，这使得C2H2/CO2的分离成为一项具有挑战性的任务。各种吸附材料包括多孔金属氧化物、沸石和金属-有机骨架(MOFs)已经被开发用于C2H2/CO2分离。其中，MOFs是很有前途的候选者，因为其可调谐的孔径可以加强尺寸筛分效应，功能化的孔隙环境可以选择性地容纳特定的气体分子。事实上，MOFs已经在C2H2/CO2、C2H2/C2H4/C2H6和C3H6/C3H8的选择性吸附方面进行了深入研究。然而，这些MOFs在实际应用中往往存在C2H2吸收量较低或C2H2/CO2选择性差的问题。理想的选择性分离多孔材料不仅要对首选气体分子有良好的吸收力，而且要有较高的选择性。因此，有必要开发新的策略来设计具有高C2H2吸收能力和优良C2H2/CO2选择性的MOFs。
从CO2中吸附分离C2H2为生产工业应用所需的高纯度C2H2提供了一种实用方法。然而，由于两种分子的分子尺寸和物理性质相似，在多孔材料的孔隙环境工程中识别这两种分子存在挑战。在此，我们报告了一种优化多元金属-有机骨架(MOFs)孔环境的策略，通过调整金属成分、功能化的有机配体和末端配体以实现高效的C2H2/CO2分离。优化后的UPC-200(Al)-F-BIM材料由Al3+簇合物、氟功能化有机连接物和苯并咪唑末端配体构成，在UPC-200体系中显示出最高的分离效率(C2H2/CO2吸收率为2.6)和最高的C2H2生产率。实验和计算研究揭示了小孔径和极性官能团对C2H2/CO2选择性的贡献，并表明了UPC-200(Al)-FBIM的实际C2H2/CO2分离潜力。
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00805