乙烯與丙烯是全球產量最大的化工產品，兩者的總產量已超3億噸。當前，乙烯與丙烯的生產主要是通過蒸氣裂解制備，在烯烴裂解氣中通常含有痕量的炔烴。這些雜質的存在會導致烯烴聚合所需催化劑失活，影響下游產品的質量，甚至可能會引起爆炸。因此，制備聚合級烯烴必須將炔烴深度脫除。目前，工業上炔烯烴的分離主要采用貴金屬催化加氫法或溶劑萃取法。加氫法通常以Pd等貴金屬為催化劑，價格昂貴且會將部分炔烴加氫轉化為附加值低的烷烴，導致烯烴產量的下降。而溶劑萃取法存在脫除深度低、溶劑揮發帶來二次污染等弊端。相比之下，物理吸附具有環保和能耗低等優點，但由于同碳數炔烯烴的結構與物理性質相似，因此分離存在極大挑戰。
非共價鍵組裝有機框架材料因具有獨特的自修復性質，能夠實現坍塌框架的再生，而備受關注。然而由純有機化合物構筑的孔道缺乏極性位點，因此難以對極性炔烴實現高選擇性吸附。近日，浙江師范大學“雙龍學者”特聘教授張袁斌博士及其合作者基于提高限域孔道空間內極性位點密度以增強炔烴分子識別，實現痕量炔烴高效脫除的策略，篩選并制備了一種基于離子鍵構建、擁有電荷分離極性限域孔道的晶態多孔有機鹽材料CPOS-1。該材料表現出了出色的炔烴辨識能力，實現了基準同碳數炔/烯烴的高效分離。298 K，0.01 bar時，CPOS-1乙炔與丙炔吸附量達18.4與20.9 cm3/g，超越了大部分純有機框架材料。此時，其乙炔/乙烯、丙炔/丙烯（1/99）分離選擇性能夠達到25.1與43.9，是目前所有純有機框架材料中最高的。另外，CPOS-1的實際分離性能通過動態穿透實驗也得到了證實，乙烯與丙烯產量分別達到216.6與162.4 L/kg。理論計算表明，CPOS-1的孔道可以看作是炔烴分子的單分子捕獲阱，孔道中的多重電負性與電正性位點會與炔烴分子產生強作用力，高效辨識烯烴，實現炔烯烴的高效分離。除此之外，結構坍塌的CPOS-1材料能夠在室溫及無酸堿的情況下實現框架的自修復，這樣溫和的條件在非共價鍵組裝有機框架材料再生中非常罕見。
論文信息 Optimizing Charge Separated Synergistic Binding Sites in Self-Healing Crystalline Porous Organic Salts for Benchmark Trace Alkyne/Alkene Separation Yunjia Jiang, Lingyao Wang, Guolong Xing, Changhong Liu, Guangzu Xiong, Danling Sun, Jianbo Hu, Weidong Zhu, Zonglin Gu, Banglin Chen, Teng Ben, Yuanbin Zhang 文章的第一作者為浙江師范大學2023級博士研究生姜蕓佳、浙江師范大學副教授汪玲瑤與浙江師范大學“雙龍學者”特聘教授邢國龍。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202507442
