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  乙炔（C2H2）作為重要的燃料氣體， 廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工業(yè)商品塑料，丙烯酸衍生物，乙烯基化合物等。然而，在生產(chǎn)乙炔的過程中，由于石油煉制中的蒸汽裂解，通常產(chǎn)生甲烷和二氧化碳而無法或者高純度乙炔。除此之外，消除乙烯中痕量的乙炔也是工業(yè)分離中一個(gè)非常重要且具有挑戰(zhàn)性的過程，在聚乙烯生產(chǎn)中，乙炔是嚴(yán)重有害的污染物，它一方面使聚合用的催化劑中毒，另一方面可以形成固體金屬乙炔化物阻塞管道甚至引起爆炸。目前，工業(yè)上有兩種方法用于除去痕量的乙炔：一、使用大量有機(jī)溶劑萃取（如：DMF，丙酮等）；二、使用貴金屬對(duì)乙炔部分加氫使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚁@兩種方法成本高、對(duì)環(huán)境不友好、效率低。因此發(fā)展分離和純化乙炔的新方法和新材料對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)意義重大。

  近期，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院張振杰研究員課題組和愛爾蘭利莫瑞克大學(xué)Michael J. Zaworotko教授（南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院客座教授）合作報(bào)道了一類超微孔金屬-有機(jī)框架材料（NKMOF-1，南開金屬有機(jī)框架-1）。該類材料不僅具有超強(qiáng)的水和酸堿穩(wěn)定性，最重要的是該材料對(duì)乙炔具有前所未有的分離效果。作者通過原位X射線單晶衍射清晰的解析了乙炔的作用位點(diǎn)，并且結(jié)合計(jì)算模擬、紅外光譜和混合氣體穿透實(shí)驗(yàn)對(duì)乙炔作用力和分離性能進(jìn)行詳細(xì)的研究。研究發(fā)現(xiàn)NKMOF-1在低壓區(qū)，對(duì)乙炔的吸附能力超過目前所有的材料，并且對(duì)C2H2/CO2 和C2H2/CH4混合氣體的分離比打破了世界紀(jì)錄，對(duì)于C2H2/C2H4的選擇性也稍低于目前最好的材料（SIFSIX-14-Cu-i）。值得強(qiáng)調(diào)的是 NKMOF-1與乙炔氣體分子的作用機(jī)理不同于已經(jīng)報(bào)道的最好材料（SIFSIX系列材料中MF62-陰離子的強(qiáng)作用），這為設(shè)計(jì)和合成新型的可用于乙炔分離的多孔材料提供了新的策略 （圖1）。

圖1 NKMOF-1對(duì)乙炔的作用位點(diǎn)（a， b： 計(jì)算模擬數(shù)據(jù)； c，d：?jiǎn)尉?shù)據(jù)）。

  該工作近期發(fā)表在德國應(yīng)用化學(xué)(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, DOI: 10.1002/anie.201806732)上，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士生彭云雷為第一作者, 碩士生李鵬飛和王婷參與課題。同時(shí)感謝暨南大學(xué)李丹教授團(tuán)隊(duì)的羅東博士以及山西大學(xué)的王俊豪博士在研究工作中給予的大力幫助。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.201806732