吸附分離新概念:中間尺寸分子篩
研究團(tuán)隊長期致力于配位聚合物多孔材料的設(shè)計、功能和機(jī)理研究,已發(fā)展了“動力學(xué)控制的柔性”(J.Am.Chem. Soc.2008, 130,6010;Natl. Sci. Rev.2018,5,907)、“親水孔道捕獲疏水分子”(Nat. Commun.2015,6,8697)、“控制客體分子構(gòu)型調(diào)控吸附選擇性”(Science 2017,356,1193)等多種吸附分離理論/概念。最近,他們又提出了一種新的吸附分離原理,稱為中間尺寸分子篩(intermediate-sized molecular sieve,iSMS),能在復(fù)雜混合物只吸附中間尺寸的目標(biāo)成分,解決類似苯乙烯分離提純等重大需求。為實現(xiàn)這種特殊的吸附行為,多孔材料必須具有合適的柔性,從而結(jié)合熱力學(xué)原理(太小的分子吸附能不足以打開柔性框架)和動力學(xué)原理(太大的分子尺寸超過打開的孔窗)排除非目標(biāo)成分。他們設(shè)計合成了一例具有限制柔性的配位聚合物多孔材料MAF-41,實現(xiàn)了在乙苯、苯乙烯、甲苯和苯混合物中超高效純化苯乙烯(選擇性3300)的目標(biāo),只需一次吸附脫附循環(huán),即可獲得純度99.9%+的苯乙烯。MAF-41還具有超高熱穩(wěn)定性(500 oC)、水穩(wěn)定性(沸水,pH 3?14)以及超疏水特性,有利于實際應(yīng)用。
中山大學(xué)
2021-04-13