張杰鵬教授團(tuán)隊(duì)：多孔分子晶體對(duì)丁烷異構(gòu)體的類(lèi)分子篩分離
丁烷和異丁烷都有廣泛的用途，但分離丁烷異構(gòu)體非常耗能?；诙嗫撞牧系奈绞且环N節(jié)能的分離方法，其中分子篩效應(yīng)最簡(jiǎn)單高效，但孔徑尺寸難以調(diào)控。框架柔性可能是一種實(shí)現(xiàn)分子篩分離效應(yīng)的新策略，但其效果和原理存在很大爭(zhēng)議。另一方面，共價(jià)鍵和配位鍵的強(qiáng)度和方向性對(duì)維持多孔材料的多孔性至關(guān)重要。相比而言，基于氫鍵或其他弱作用的分子晶體缺乏剛性和設(shè)計(jì)性，很少體現(xiàn)出多孔性，更難以用于吸附分離。
近日，中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院張杰鵬教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一例基于氫鍵連接的多孔分子晶體。該材料不但具有很高的水穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性（pH 2-13），還具有同類(lèi)材料中罕見(jiàn)的高疏水性，其水接觸角高達(dá)134o。更重要的是，在單組份的動(dòng)力學(xué)吸附和等溫線的測(cè)試中，該材料表現(xiàn)出理想的丁烷/異丁烷分子篩效應(yīng)。不過(guò)，定量吸附穿透實(shí)驗(yàn)表明，盡管實(shí)測(cè)吸附選擇性高達(dá)23，丁烷的吸附導(dǎo)致了微量異丁烷的共吸附。計(jì)算機(jī)模擬和原位X-射線單晶/粉末衍射表明，客體吸附脫附過(guò)程伴隨著微弱的孔徑變化，是產(chǎn)生共吸附的關(guān)鍵。
圖1 主客體結(jié)構(gòu)和吸附等溫線
該成果近期發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上，江西師范大學(xué)的何純挺教授和中山大學(xué)張杰鵬教授是共同通訊作者，文章的第一作者是中山大學(xué)博士研究生葉子銘。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省“珠江人才計(jì)劃”和“青年人才托舉工程”的資助。
論文連接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202011300
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