分子筛效应(分子筛效应术语的解释)

近日，中山大学化学学院张教授在Nature Materials发表论文，报告了配位聚合物多孔材料吸附分离的新进展，提出并验证了中间分子筛的概念。

纸质链接:

http://dx.doi.org/10.1038/s41563-019-0427-z

化学混合物的分离和提纯是化学工业中的主要能耗。例如作为合成橡胶、热塑性塑料、树脂等的单体原料。苯乙烯主要通过乙苯的催化裂化/脱氢来生产。由于反应受热力学限制，产物中含有大量未反应的乙苯原料，以及苯、甲苯等部分副产物。工业上一般需要使用多个蒸馏/精馏塔才能得到聚合纯度(99.5%)的苯乙烯。

将蒸馏等传统分离纯化技术改为基于多孔材料的吸附分离，有望大幅降低能耗。分子筛在分子水平上具有均匀的孔径，只能让小于孔径的分子通过，从而达到理想的吸附选择性。但当混合物中有许多大小不一的组分，而净化目标又不是最小的组分时，分子筛的作用就会大打折扣。比如苯乙烯的尺寸在乙苯和苯/甲苯之间，用分子筛一次吸附不可能得到高纯度的苯乙烯。

传统分子筛效应与中间分子筛效应的比较

张教授研究团队长期致力于配位聚合物多孔材料的设计、功能和机理研究，开发了“动力学控制的柔性”(J. Am .化学。社会主义者2008, 130, 6010;自然。Sci。Rev. 2018，5，907)，“疏水分子被亲水通道捕获”(NAT。Commun。2015年6月8697)，“通过控制客体分子的构型来调控吸附选择性”(Science 2017，356，1193)等。

最近，他们提出了一种新的吸附分离原理，称为中孔分子筛(iSMS)，它只能吸附复杂混合物中中等大小的目标组分，解决了苯乙烯的分离提纯等重要要求。为了实现这种特殊的吸附行为，多孔材料必须具有适当的柔性，以便结合热力学原理(太小的分子吸附能不足以打开柔性骨架)和动力学原理(太大的分子尺寸超过打开的孔窗)排除非目标组分。他们设计合成了一种具有有限灵活性的配位聚合物多孔材料MAF-41，实现了乙苯、苯乙烯、甲苯和苯混合物中苯乙烯的超高效纯化(选择性3300)。只需要一次吸附-解吸循环就可以获得纯度为99.9%+的苯乙烯。MAF-41还具有超高的热稳定性(500℃)、水稳定性(沸水，pH 314)和超疏水性能，有利于实际应用。

同时，《自然材料》杂志发表了莫里斯教授的新闻综述论文(http://dx . doi . org/10.1038/s 41563-019-0437-x)，对这项工作给予了高度评价。

论文第一作者为博士(2016年毕业，现为学院特聘副研究员)，通讯作者为张教授。本文合著者包括中山大学国家超级计算广州中心工程师、杜教授和严辉博士。该工作得到了陈晓明教授的大力支持，并得到了国家自然科学基金、广东省珠江人才计划“本土创新团队”和广东省重点领域R&D计划的支持。(来源:中山大学化学学院)