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31
2026
-
07
NC：“智能门控”MOF材料，实现丙烯/丙烷节能分离
作者：
研究背景
丙烯是制造塑料及材料的关键化工中间体，全球需求量巨大，其中*过60%用于生产需要*高纯度（99.5%）丙烯的聚丙烯。然而，丙烯主要通过热裂解等方式与丙烷伴生，二者的分离是石化工业中公认的重大挑战。这源于它们极其相近的分子尺寸（差异小于0.5 Å）和沸点（分别为226 K和231 K），使得物理性质几乎无法区分。目前工业上普遍采用深冷精馏技术，该方法需要*过200块塔板的高塔和巨大的回流比，操作条件苛刻，能耗极高，占据了烯烃/烷烃分离过程能源消耗的绝大部分。因此，开发能够在常温、适中压力下有效识别并分离丙烯/丙烷的新型节能吸附材料，对于降低石化行业碳排放和能源成本具有迫切的科学意义和工业应用价值。
本文摘要
丙烯与丙烷的分离是石化工业中能耗*高的过程之一，这是因为二者具有相近的分子尺寸和物理化学性质。柔性金属-有机框架（MOFs）能够发生选择性客体诱导的结构转变，从而提供一种替代机制，将微小的分子差异放大为截然不同的吸附行为。然而，在分子水平上*调控框架柔性，使其对某一种特定气体产生选择性响应而非另一种，仍然是一个巨大的挑战。本研究通过对水解稳定的柱层状Cu-MOF（NJU-Bai5）进行合理的结构演化，直面这一挑战。我们的策略是对柱配体进行定向工程化改造，具体而言，是将吡啶基替换为咪唑基。这一修饰引入了可及的氮孤对电子，这些孤对电子可作为分子锚定点，能够与酸性更强的氢键供体形成选择性相互作用。这些相互作用反过来驱动了框架的气体可识别柔性。所得材料NJU-Bai5-bib在低压下表现出明确且优先由C₃H₆触发的选择性门开转变。这种特异性响应使该框架能够在环境条件下实现高选择性丙烯/丙烷分离。此外，NJU-Bai5-bib继承了其前体的优异水解稳定性，并可通过水相规模化合成，不仅展现出*的客体特异性识别能力，而且在节能丙烯纯化方面具有相当大的应用潜力。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/CVhaYVTmHLjedWVEvpAofg
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