化材学院多功能框架材料研究院张袁斌教授课题组在Angewandte Chemie上发表研究成果

近日，化材学院多功能框架材料研究院在气体吸附分离领域取得重要研究进展，相关成果以“Novel Carborane Based Metal Organic Framework for Record Electronic Specialty Gas C2F6 Purification via Molecular Sieving”为题，发表于国际权威期刊Angewandte Chemie International Edition（德国应用化学）上。高纯度全氟乙烷（C2F6）作为一种重要的电子特气，其生产过程中需要深度去除部分氟化的五氟乙烷（C2F5H）杂质。由于两者物化性质相近，这一分离极具挑战性。本文报道了一种新型碳硼烷基金属有机框架材料ZNU-23（Ni-CB-HPBTA），其采用珠链状孔道结构设计，首次实现了C2F5H/C2F6分子筛分分离。ZNU-23的狭窄孔道和较大空腔使其能够高容量、快速吸附C2F5H（298 K、1 bar下吸附量为65.2 cm³·g⁻¹），同时几乎完全排除C2F6。对于C2F5H/C2F6（1/99）混合物，其IAST选择性超过5000，创下纪录。动态穿透实验证实了该材料在不同混合比例下的优异分离性能、在潮湿及高温条件下卓越的稳定性，以及出色的可循环使用性。通过巨正则蒙特卡洛（GCMC）模拟和密度泛函理论（DFT）计算进行的机理研究将其性能归因于C2F5H在珠链状孔道内的多位点限域作用以及对较大尺寸C2F6分子的完全空间位阻排斥。通过负载C2F5H的ZNU-23单晶结构进一步揭示了框架内潜在的C2F5H结合位点。该工作证明了碳硼烷基金属有机框架在气体节能分离纯化方面的巨大潜力。该论文的第一作者为化材学院2024级硕士研究生何家南和汪玲瑶副教授，张袁斌教授、汪玲瑶副教授与陈邦林教授为共同通讯作者，浙江师范大学为第一通讯单位。该工作得到国家自然科学基金面上项目、浙江省自然科学基金杰青项目、“全省先进催化与吸附材料重点实验室”培育项目的支持。张袁斌，浙江师范大学化材学院教授，校“双龙学者”特聘教授，博士生导师。主要从事阴离子功能化多孔晶态框架材料的设计合成及其在气体吸附分离领域的相关研究。迄今为止，以第一/通讯作者在化学、材料领域权威杂志共发表学术论文70余篇，包括J. Am. Chem. Soc.、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.（12）等。主持国家自然科学基金委面上项目、青年项目、省杰青等项目。编辑：武艳