具有水稳性且携带氨基官能团的多功能fcu-MOF用于小分子分离

甲烷的高效净化对天然气的升级改造具有重要意义。有效捕获二氧化碳对缓解温室效应同样具有重要的科研价值。众所周知，在材料内部引入一些功能位点，如开放金属位点、路易斯碱氮位点、氟基团，可以显著提高材料对易极化分子的亲和力。

近日，浙江大学钱国栋教授等人在Science China Materials上发表研究论文，他们成功地构建了一种具有水稳性且携带氨基功能基团的铕基金属有机框架材料（见图1）。活化后的样品表现出较强的C₂气体吸附，但对甲烷的吸附不明显。其中，在近室温条件下，样品对乙炔的吸附量可达143.6 cm³ cm⁻³，并且可获得较高的乙炔/甲烷选择性分离系数(107.7)。此外，该材料还被证实是一种优异的二氧化碳捕获吸附剂。在环境条件下，具有较高的二氧化碳吸附量(92.6 cm³ cm⁻³)和二氧化碳/氮气选择性分离系数(151.7)（见表1）。上述优异的小分子吸附分离性能主要由收缩孔笼内大量裸露的氨基官能团驱动所致。这种独特的效应使该材料呈现优异的甲烷净化和二氧化碳捕获等多功能属性。此外，进一步PXRD分析与水中浸泡后孔隙率的重新测试证实，该材料具有令人满意的水稳定性。

图1  fcu-MOF（化合物1）的X射线单晶结构。

表1  fcu-MOF对不同气体的吸附量、选择性吸附能力以及等温吸附热（Q_st）

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2019, doi: 10.1007/s40843-019-9427-5。