张杰鹏教授团队：多孔分子晶体对丁烷异构体的类分子筛分离

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丁烷和异丁烷都有广泛的用途，但分离丁烷异构体非常耗能。基于多孔材料的吸附是一种节能的分离方法，其中分子筛效应最简单高效，但孔径尺寸难以调控。框架柔性可能是一种实现分子筛分离效应的新策略，但其效果和原理存在很大争议。另一方面，共价键和配位键的强度和方向性对维持多孔材料的多孔性至关重要。相比而言，基于氢键或其他弱作用的分子晶体缺乏刚性和设计性，很少体现出多孔性，更难以用于吸附分离。

图1 主客体结构和吸附等温线

近日，中山大学化学学院张杰鹏教授团队设计合成了一例基于氢键连接的多孔分子晶体。该材料不但具有很高的水稳定性和pH稳定性（pH 2-13），还具有同类材料中罕见的高疏水性，其水接触角高达134o。更重要的是，在单组份的动力学吸附和等温线的测试中，该材料表现出理想的丁烷/异丁烷分子筛效应。不过，定量吸附穿透实验表明，尽管实测吸附选择性高达23，丁烷的吸附导致了微量异丁烷的共吸附。计算机模拟和原位X-射线单晶/粉末衍射表明，客体吸附脱附过程伴随着微弱的孔径变化，是产生共吸附的关键。
      该成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上，江西师范大学的何纯挺教授和中山大学张杰鹏教授是共同通讯作者，文章的第一作者是中山大学博士研究生叶子铭。研究工作得到了国家自然科学基金、广东省“珠江人才计划”和“青年人才托举工程”的资助。
      论文连接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202011300


      文章来源：中山大学
      张杰鹏（ZHANG, Jie-Peng），2000年在中山大学获学士学位，2005年在中山大学获博士学位；2005-2007年在日本京都大学任JSPS博士后；2007年回中山大学工作，任副教授；2011年任教授、博士生导师。主要从事配位聚合物多孔材料的设计合成与功能研究，2010年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，2011年获中国化学会青年化学奖，2012年获国家杰出青年科学基金，并入选中组部首批青年拔尖人才支持计划，2015年入选长江学者特聘教授，2016年获政府特殊津贴，2014-2017连续4年入选Web of Science全球高被引学者名录，曾任Cryst. Growth Des.专题编辑（2016-2017），现任Sci. Bull.副主编（2018-2022）。