周东东/张杰鹏Angew. Chem. HOT paper：调控自适应柔性平衡选择性与容量实现高效乙烷脱除与乙烯纯化

乙烯（C₂H₄）是最重要的基础化工原料之一。工业生产C₂H₄必须分离乙烷（C₂H₆）副产物。由于两者分子尺寸和物理性质极为接近，传统低温精馏能耗巨大。吸附分离技术是备受关注的节能替代方案，因为具有反常烷烃选择性的吸附剂可以实现一步法烯烃纯化。

中山大学张杰鹏团队从事MOF材料设计合成与功能研究，提出多项全新吸附分离策略。2015年，该团队首次证实可以通过高选择性吸附烷烃实现一步吸附高效纯化烯烃（Nat. Commun. 2015, 6, 8697）。随后，反转烯烃/烷烃选择性成为了吸附分离领域的热门研究方向。然而，提高烷烃选择性通常以压缩孔道、牺牲吸附容量为代价，如何在吸附选择性和容量直接取得平衡、获得最优烯烃纯化产量，仍是亟待解决的关键问题。

多孔材料的柔性行为被认为是提升吸附储存和分离性能的关键策略之一。在多种MOF柔性行为中，自适应柔性引起研究者的广泛关注：吸附位点随客体尺寸形状自主优化空间构型，在增强选择性方面尤为突出。然而，研究者期待（理想状态下的）自适应柔性仅对目标客体产生特异性响应，但在实际上材料都表现出差异性响应：材料对非目标客体也产生响应（只是响应强度更弱），导致选择性下降（图1）。

图1. 不同类型自适应柔性的结构响应及主客体相互作用示意图。

近日，周东东/张杰鹏等人设计合成出一系列同构的MOF材料MAF-50，首次实现了自适应柔性的控制。MAF-50的独特之处在于：配体具有可弯折的骨架，同时搭载尺寸可灵活调节的非配位取代基。研究表明，材料对C₂H₆的吸附结合越强，驱动配体展平形变的效果越显著；而配体构象的改变又反过来增强对C₂H₆的吸附，形成"吸附—形变"相互促进的自增强效应。此外，增大取代基的位阻可有效放大材料的自适应响应特性，在优化结构形变能力的同时，大幅提升C₂H₆吸附选择性，从而显著改善材料的分离性能（图2）。

图2 平衡吸附选择性与容量以提高C₂H₄纯化产量

上述研究成果已被Angew. Chem. Int. Ed.接收。我院硕士研究生陆晓彤、博士研究生胡丁熠和易恒硕士为该论文的共同第一作者，周东东教授和张杰鹏教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助以及陈小明院士的大力支持。

论文信息：Xiao-Tong Lu, Ding-Yi Hu, Heng Yi, Zi-Luo Fang, Duo-Yu Lin, Dong-Dong Zhou, Jie-Peng Zhang

Controlling Adaptive Flexibility for Efficient Purification of Ethylene from Ethane, Angew. Chem. Int. Ed. 2026, DOI: 10.1002/anie.9034981

网页链接：https://doi.org/10.1002/anie.9034981