博士研究生郝春莲同学文章“Enhancing the natural gas upgrading and acetylene extraction performance of stable zirconium-organic frameworks PCN-605 by ligand functionalization”被 Journal of Environmental Chemical Engineering杂志(2021年中科院分区升级版SCI二区期刊,IF = 7.968)接收。郭文跃教授和刘秀萍老师为共同通讯作者。
金属-有机框架材料(MOFs)是天然气提质、乙炔提纯的潜在吸附剂材料,但是稳定性差、对气体分子的亲和力低及大孔径引发的混合气体共吸附等问题,严重限制其实际应用。本工作基于具有稳定结构的Zr基MOF PCN-605为模板,引入尺寸/电荷分布不同的官能团对孔表面结构/性质进行调控。尤为特别的是在PCN-605-SO3H和PCN-605-SO3Ag结构内部形成了特殊的三角形区域,三个顶点均为O原子,分别取自两个相邻的-SO3H/-SO3Ag官能团和Zr6簇的-OH基团。其中,-SO3Ag修饰带来的空间位阻效应及对孔结构电荷调控效用,使其内部三角区域实现了对C2H2的特异性识别,增强了CO2-骨架相互作用,同时抑制了CH4的吸附,从而表现出优异的C2H2/CH4和CO2/CH4分离性能,在298K条件下选择性高达1031.5(C2H2/CH4)和271.1(CO2/CH4),分别是PCN-605的43.3倍和11.9倍。本工作通过官能化对PCN-605表面精细结构和电荷分布实现了C2H2/CH4和CO2/CH4的有效分离,为功能化Zr-MOF吸附剂的设计提供了一种可行的策略。