近日，浙江师范大学化学与材料科学学院“双龙学者”特聘教授张袁斌课题组在国际顶级学术期刊Nat. Commun.上在线发表研究论文“Benchmark single-step ethylene purification from ternary mixtures by a customized fluorinated anion-embedded MOF”。该刊物是目前最具影响力的综合性刊物之一，为中科院分区一区期刊，最新影响因子为17.694。浙师大化学与材料科学学院2020级硕士生姜芸佳和2021级硕士生胡咏琪为论文的共同第一作者，张袁斌教授为通讯作者，浙师大汪玲瑶博士、倪浩飞、胡鑫教授为共同作者，浙师大为唯一通讯单位。

金属有机框架（MOFs）具有比表面积大、孔径可调以及孔表面化学易修饰等优点，成为了前景广泛的能够用于气体储存和分离的物理吸附剂。目前，大量用于气体分离的MOFs材料被开发，但是能够实现多组分杂质一步脱除的材料还是较少。然而，工业分离往往会涉及到复杂的多组分，多组分杂质的高效脱除一直是分离过程中的研究重点和难点。例如，在甲烷氧化偶联制乙烯（C₂H₄）的过程中，乙炔（C₂H₂）与二氧化碳（CO₂）作为副产物无法避免。此时就会涉及到从C₂H₂/CO₂/C₂H₄三元混合物中脱除C₂H₂与CO₂的问题。由于这三种气体分子极性与尺寸接近，从C₂H₂/CO₂/C₂H₄三元混合物中一步纯化C₂H₄具有极大挑战性。目前为止，只有少量MOFs材料能够实现此目标，但仍存在吸附容量低以及对操作环境普适性差（如需要低温、不耐湿度）等问题。

针对以上问题，张袁斌课题组以CuGeF₆与1,3,5-三（4-吡啶基）胺为原料合成了一种新型的柱笼型阴离子功能化材料ZNU-6（ZNU=Zhejiang Normal University）实现了从C₂H₂/CO₂/C₂H₄三元混合物中一步纯化C₂H₄。ZNU-6具有笼状大孔与狭窄通道型小孔交错的等级孔结构和丰富的阴离子结合位点，保证了高吸附容量（C₂H₂/CO₂: 8.04/4.76 mmol/g）的同时也能得到高的选择性（14.3/7.8）。ZNU-6在低压0.01/0.1 bar下，C₂H₂与CO₂的吸附量分别能够达到1.53/4.67与1.46/2.21 mmol/g，优于应用于三元C₂H₂/CO₂/C₂H₄分离的所有多孔材料。与此同时，C₂H₄的吸附量仅为0.15/1.07 mmol/g。计算得到C₂H₂、CO₂、C₂H₄的零负载吸附焓为37.2、37.1、29.0 kJ/mol，表明ZNU-6对C₂H₂和CO₂的亲和力优于C₂H₄。DFT计算和原位单晶分析表明这三种气体在框架中存在两种吸附位点，分别位于狭窄通道型小孔与笼状大孔中。最后，动态穿透实验证明了ZNU-6能够在多种杂质比例以及60%湿度条件下实现从三元C₂H₂/CO₂/C₂H₄中高效脱除C₂H₂/CO₂杂质，一步纯化C₂H₄，C₂H₄产量远高于以往的所有材料。本工作强调了在气体分离中通过调节MOFs材料中的孔结构与孔化学来构建多种协同功能性的重要性。

张袁斌博士自2020年加入浙师大以来，始终围绕离子杂化晶态多孔材料设计合成及其吸附分离应用展开研究，已取得系列进展，在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.（2）、Chem. Sci.、Adv. Funct. Mater.、Nano. Res.、Chem. Eng. J.（3）、Sep. Purif. Technol.、Inorg. Chem. Front.（2）等材料/化学/化工领域国际知名刊物发表中科院1区论文10余篇。

编辑：应琳歆