烷烴同分異構(gòu)體的分離是石油化工領(lǐng)域中重要的工藝過程，是優(yōu)化乙烯原料和重整原料、提高汽油辛烷值的重要環(huán)節(jié)。支鏈程度較低的烷烴是生產(chǎn)乙烯的優(yōu)質(zhì)原料，而多支鏈異構(gòu)體由于辛烷值較高，是重要的汽油調(diào)和組分。目前，工業(yè)上烷烴同分異構(gòu)體的分離主要通過精餾過程來完成，相比之下，吸附分離技術(shù)有望降低能耗、簡化工藝流程。然而，由于烷烴異構(gòu)體間的物理化學(xué)性質(zhì)差異很小，其高效分離仍然是一個較大的挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)高性能吸附劑材料是應(yīng)對這個挑戰(zhàn)的關(guān)鍵?；诜惺肿雍Y的吸附分離技術(shù)雖已實現(xiàn)工業(yè)示范應(yīng)用，但吸附劑的性能限制了技術(shù)整體經(jīng)濟性，因此尚未得到大規(guī)模推廣。
金屬有機骨架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）材料由于結(jié)構(gòu)多樣、孔道和表面功能性高度可調(diào)，在吸附分離方面有較大潛力。過去幾年，研究者在面向烷烴同分異構(gòu)體高效吸附分離的MOFs設(shè)計制備及孔結(jié)構(gòu)調(diào)控方面取得了諸多進展。近日，美國羅格斯大學(xué)李靜教授團隊和深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院霍夫曼先進材料研究院王浩副教授團隊系統(tǒng)總結(jié)了將MOFs材料用于己烷異構(gòu)體吸附分離領(lǐng)域的研究進展。
作者根據(jù)分離機理（熱力學(xué)分離、動力學(xué)分離、尺寸篩分）對已報道的用于己烷異構(gòu)體分離MOFs材料進行了總結(jié)歸納，并重點討論了每一類分離機理代表性材料的設(shè)計思路及分離性能。早期報道以熱力學(xué)分離為主，代表性材料如Fe2(BDP)3，其對己烷異構(gòu)體的分離主要基于不同支鏈程度的分子與孔道間的作用力的差異。這類材料通常吸附容量較大，但選擇性較低。動力學(xué)分離利用己烷異構(gòu)體的不同尺寸導(dǎo)致在MOFs孔道中的擴散速率差異，以ZIF-8為代表。當(dāng)MOFs具有最優(yōu)孔徑時，可實現(xiàn)尺寸篩分，即只吸附支鏈程度較低的己烷異構(gòu)體，而完全排阻多支鏈異構(gòu)體，從而達(dá)到最優(yōu)分離效果。尺寸篩分是近幾年的研究熱點，一系列可篩分己烷異構(gòu)體的MOFs被報道，如Ni-Asp、Al-bttotb、Ca-CHL、UU-200等。特別是近期利用該類材料對全組分真實石腦油的分離探索，證實了MOFs在工業(yè)烷烴異構(gòu)體分離過程中的應(yīng)用潛力。 論文最后，作者針對MOFs用于烷烴異構(gòu)體分離的前景進行了展望，并對當(dāng)前所面臨的挑戰(zhàn)提出了解決的思路。 論文信息 Metal-Organic Frameworks for C6 Alkane Separation Feng Xie, Liang Yu, Prof.?Dr. Hao Wang, Prof.?Dr. Jing Li Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202300722
