用于分离丁烷和异丁烷的氢键疏水多孔分子晶体
更新日期：2021-01-05丁烷（n-C4H10）和异丁烷（i-C4H10）都是重要的工业气体，但它们之间的分离很耗能。基于多孔材料的吸附是一种节能的分离方法。由氢键等较弱的化学键连接的多孔分子晶体（PMCs）是一种有趣的吸附剂，但它们由于稳定性和可设计性较差，以前较难实现有效的吸附分离。
近日，中山大学张杰鹏教授和江西师范大学何纯挺教授等人合成了一种基于氢键连接的环双核银多孔分子晶体，表现出对丁烷异构体的类分子筛分离。其在pH为2-13的水中表现出极强的疏水性，水接触角为134°，在水中具有很高的化学稳定性。其分离选择性高达23，并且结合计算机模拟和原位X射线单晶/粉末衍射揭示了微弱的框架柔性对吸附分离的重要性。该研究成果“A Hydrogen-Bonded yet Hydrophobic Porous Molecular Crystal for Molecular-Sieving-like Separation of Butane and Isobutane”近日发表于Angew. Chem. Int. Ed.期刊上（DOI: 10.1002/anie.202011300）。
文章要点：
1）AgNO3与2-(3，5-二甲基-1H-吡唑-4-基)苯甲酸（o-H2mpba）在混合溶剂DMF/H2O（DMF = N，N-二甲基甲酰胺）中反应生成无色板状晶体[Ag2(o-Hmpba)2(o-H2mpba)2]·DMF（1·G）。单晶X射线衍射表明，1·G由氢键环状双核[Ag2(o-Hmpba)2(o-H2mpba)2]分子和DMF客体分子组成。
2）研究发现，该PMC的单组分气体吸附动力学和吸附等温线显示，PMC对n-C4H10表现为开孔型吸附，对i-C4H10完全排除，存在分子筛分现象。同时，混合柱穿透与解吸试验不仅定性显示PMC对n-C4H10/i-C4H10的高分离性能，还定量测定了吸附量和吸附选择性，证实了极少量i-C4H10的共吸附。
3）单晶X射线衍射表明，PMC具有轻微的客体诱导结构转变，这对揭示PMC的单组分和混合吸附性质至关重要。原位PXRD和计算模拟证实，n-C4H10和i-C4H10在微膨胀后才能被吸附。
高疏水性氢键多孔分子晶体对丁烷异构体的吸附分离
（摘自纳米人）