吸附分离新概念:中间尺寸分子筛
研究团队长期致力于配位聚合物多孔材料的设计、功能和机理研究,已发展了“动力学控制的柔性”(J.Am.Chem. Soc.2008, 130,6010;Natl. Sci. Rev.2018,5,907)、“亲水孔道捕获疏水分子”(Nat. Commun.2015,6,8697)、“控制客体分子构型调控吸附选择性”(Science 2017,356,1193)等多种吸附分离理论/概念。最近,他们又提出了一种新的吸附分离原理,称为中间尺寸分子筛(intermediate-sized molecular sieve,iSMS),能在复杂混合物只吸附中间尺寸的目标成分,解决类似苯乙烯分离提纯等重大需求。为实现这种特殊的吸附行为,多孔材料必须具有合适的柔性,从而结合热力学原理(太小的分子吸附能不足以打开柔性框架)和动力学原理(太大的分子尺寸超过打开的孔窗)排除非目标成分。他们设计合成了一例具有限制柔性的配位聚合物多孔材料MAF-41,实现了在乙苯、苯乙烯、甲苯和苯混合物中超高效纯化苯乙烯(选择性3300)的目标,只需一次吸附脱附循环,即可获得纯度99.9%+的苯乙烯。MAF-41还具有超高热稳定性(500 oC)、水稳定性(沸水,pH 3‒14)以及超疏水特性,有利于实际应用。
中山大学
2021-04-13