西工大陈凯杰、张秋禹教授等《自然·通讯》：孔集成材料，用于多组分气体分离

近日，西北工业大学化学与化工学院陈凯杰教授、张秋禹教授及合作者在《Nature Communication》期刊在线发表题为《Integration of ordered porous materials for targeted three-component gas separation》的研究论文。金属有机框架（MOF）材料因其具有高度可调的孔结构和优异的设计性，在分离和储存气体等方面展现出巨大的潜力。然而，传统MOF材料通常存在选择性较低、吸附容量有限等问题，特别是在多组分气体分离过程中，这些问题成为了实际应用中的主要挑战。本文提出了一种创新的孔集成策略（PIS），通过化学集成两种或多种不同有序孔结构，成功解决了三元气体混合物分离中的多个挑战。研究人员设计并合成了Zn-datz-ipa@SiO₂@TIFSIX-2-Cu-i和Zn-datz-ipa@SiO₂@SIFSIX-3-Ni两种集成孔材料，分别针对乙炔和二氧化碳的高选择性吸附，显著提高了材料的分离效率。这些新型材料不仅在分离过程中能够高效地去除多种杂质，还解决了传统吸附剂串联填充所带来的质量传递不均和不利的界面混合问题。利用这一孔集成策略，研究人员成功开展了三元气体C₂H₂/C₂H₄/C₂H₆和CO₂/C₂H₄/C₂H₆的动态突破实验，验证了材料在实际气体混合物中的应用潜力。分子模拟进一步揭示了集成孔材料在热力学和动态吸附过程中的优异性能，证明了其在多组分气体分离中的巨大应用前景。这一研究为MOF材料的多功能化设计提供了新的思路，也为工业中的复杂气体分离过程提供了潜在的技术路径。

姜雪博士、王昱副教授、西安交通大学汪辉副教授、程璐为论文的共同第一作者，陈凯杰教授和张秋禹教授为通讯作者，西北工业大学为论文第一单位，该研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助支持，感谢天津大学张东辉课题组的帮助。