圖1. 采用“2D→3D互鎖”策略構(gòu)筑PSP MOF以解決C₂H₂吸附量和選擇性之間的矛盾。

       近日，西北大學的楊國平教授、王堯宇教授和三峽大學的李東升教授合作，首次采用“2D→3D互鎖”策略成功構(gòu)建了一種新型的PSP MOF材料Ni-dcpp-bpy。其通過主體框架互鎖實現(xiàn)了孔徑優(yōu)化，同時在孔表面成功引入了功能N/O位點，這一特點有助于增強框架與C₂H₂的相互作用。

       氣體吸附分離實驗表明，相比于傳統(tǒng)的PSP MOFs，Ni-dcpp-bpy同時表現(xiàn)出良好的C₂H₂吸附能力和高的選擇性，并且能夠從二元和三元混合氣體中實現(xiàn)高純度C₂H₄（> 99.9%）分離的同時獲得高生產(chǎn)率C₂H₂。此外，宏量制備的Ni-dcpp-bpy在經(jīng)過20次C₂H₂/CO₂分離循環(huán)后，仍能保持框架穩(wěn)定，證明其還具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、可重復使用性和工業(yè)化應(yīng)用前景。理論計算表明，C₂H₂與框架之間主要通過C?H···N/O氫鍵以及范德華力等相互作用。

       綜上所述，該工作采用的互鎖策略不僅提高了工業(yè)C₂H₂純化的效率，也為構(gòu)建高性能PSP MOF材料提供了一種新的思路。

圖2. (a) C₂H₂、CO₂、C₂H₄和CH₄的吸附曲線；(b) Ni-dcpp-bpy對不同氣體混合物的選擇性；(c-f) 不同比例混合物的分離曲線；(g) 不同氣體分子在Ni-dcpp-bpy中的位置模擬及結(jié)合能。