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直链/支链异构丁烷的有效分离石化工业中至关重要。高纯度异丁烷（iso-C4H10）是生产环氧丙烷、叔丁醇和甲基叔丁醚等的重要化工原料。然而，从蒸汽裂解装置中获得的异丁烷不可避免地含有大量正丁烷（n-C4H10）。因为二者的极化率和沸点几乎相同，传统的烃类混合物精馏分离方法往往难以分离正丁烷和异丁烷。但是对二者混合物的替代分离方法鲜有报道。
作者报道了一种具有4.0 Å可微调 1D 通道的自适应金属有机框架 FJI-H38。活化后的 FJI-H38 显示出极大的正丁烷（n-C4H10）吸附量，在298 K 和 0.1 bar 时为 44.15 cm3 g−1，但几乎不吸附异丁烷（iso-C4H10）。FJI-H38 具有高达 246.75 的正丁烷/异丁烷选择性。气体负载单晶X射线分析和建模计算表明，孔隙限制和表面不配位羧基修饰的协同效应在捕获相对较小的正丁烷同时排除较大的异丁烷方面发挥着关键作用。此外，动态穿透测试明确证明FJI-H38在各种条件下对正/异丁烷表现出突出的分离性能，高纯度正丁烷（42.48 L/kg，≥99.0%）和异丁烷具有超高产率（42.35 L/kg，≥99.95%）。![]()
要点：如图1所示，作者使用Co(BF4)2·6H2O 与 3,5-二(4H-1,2,4-三唑-4-基)苯甲酸（HDTBA）在溶剂热条件下反应，得到粉红色晶体 FJI-H38（产率高达73%）。SC-XRD实验表明，每个Co离子采用八面体配位几何结构，与四个DTBA配体的四个N原子和两个μ2-桥接O2−阴离子配位，。FJI-H38拥有由6连接的Co节点和4连接的DTBA−配体构建的3D网络。与单金属离子节点相比，FJI-H38中连续的Co-O链赋予骨架更高的稳定性。沿 b 轴的 1D 通道显示菱形孔径（3.9 Å），客体去除后，孔隙结构保存完好且略有扩张（4.2 Å），这种特殊的超微孔结构具有悬浮在通道中的不配位羧基。变温PXRD证实了材料在300°C以下可以保持很好的结晶度。
该研究成功合成了一种具有一维通道和自适应特性的金属有机框架材料FJI-H38，该材料在丁烷异构体（正丁烷和异丁烷）的分离中展现出卓越的性能。FJI-H38的一维通道能够精细调控至约4.0 Å，其在低压下对正丁烷展现出极高的吸附容量（44.15 cm3 g−1），而对异丁烷的吸附量几乎可以忽略不计。这种选择性吸附能力使得FJI-H38在正丁烷/异丁烷分离中表现出高达246.75的选择性，超过现有的一些著名吸附材料。通过对FJI-H38进行气体负载的单晶X射线分析和理论模拟计算，研究者发现其孔隙限制和表面未配位羧基团的协同效应对于正丁烷的捕获和异丁烷的排除起着关键作用。动态穿透实验进一步验证了FJI-H38在不同条件下，包括高温和高湿度环境下，对正丁烷/异丁烷混合物的分离性能，展现了其在实际应用中的潜力。新型吸附材料的开发、结构解析、性能测试和机理研究，为指导丁烷异构体的替代分离方法提供了新的见解。原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202416384
（来源：网络 版权属原作者 谨致谢意）
