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02
2026
-
06
AM: 既要“大空间”也要“强约束”，分隔孔结构打破烯烃分离瓶颈
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背景
在甲醇制烯烃（MTO）等工业过程中，丙烯（C₃H₆）与乙烯（C₂H₄）的分离至关重要。然而，两者分子尺寸接近、物性相似，使传统精馏过程能耗高。吸附分离因其低能耗优势被广泛关注，而氢键有机框架（HOFs）因合成温和、可再生性强，成为潜在候选材料。但HOF材料长期面临一个核心结构矛盾：孔体积越大，限域效应越弱。即提升吸附容量通常依赖更大的孔体积，但这会导致孔腔扩大、分子约束减弱，从而降低选择性；反之，增强限域又往往牺牲孔体积，限制吸附量。因此，如何在高孔容与强限域之间实现平衡，成为突破性能瓶颈的关键。
创新
近日，北京工业大学李建荣、张鑫教授团队提出“分隔孔结构设计策略”，通过空间划分实现孔体积与限域效应的协同优化。研究通过引入的8连接构筑单元，构建三维HOF-BUT-1框架，将原本连续的大孔空间划分为多个“分隔微腔”。这种结构既保持了较高的整体孔体积（0.95 cm³ g⁻¹），又将*大孔径限制在7.6 Å，实现“大体积+小孔腔”的兼顾。这种“空间分区”带来显著优势：在多个受限微腔中，气体分子与孔壁之间形成更强的相互作用，同时提升分子堆积效率，从而显著提高吸附容量与分离能力。最终，该材料在298 K、1 bar下实现高达8.83 mmol g⁻¹的丙烯吸附量，并在C₃H₆/C₂H₄体系中表现出目前HOF材料中*高的分离潜力（ΔQ = 6.45 mmol g⁻¹）。动态穿透实验进一步证明，该材料可直接获得聚合级乙烯（≥99.95%）和丙烯（≥99.5%），并在循环过程中保持稳定性能。
意义
该工作突破了传统多孔材料“孔体积–限域效应不可兼得”的设计瓶颈，通过分隔孔结构实现了吸附容量与选择性的同步提升，为高性能烯烃分离提供了全新思路。更重要的是，这一策略为多孔材料设计提供了一个普适原则：通过对孔空间进行精细分区，而非简单放大或缩小孔径，可以实现结构与性能的协同优化。这一理念有望推广至MOF、COF等多种多孔体系。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/-DL4Y6mI44ivFOvnpradRA
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