论文题目：Strictly Periodic, Adenine-Directed One-Pot Assembly of Multicomponent Metal–Organic Framework: Structural Insights and Ethylene Purification
内容简介：
追求具有卓越气体吸附与分离性能的先进吸附剂，是一个极具前景却又充满挑战的研究前沿。尽管文献中已报道了多种五基元多组分金属有机骨架（MOF），但通过两种不同有机配体与三种金属簇协同整合构建的五基元MOF仍极为罕见。近期，性爱电影
新概念传感器与分子材料研究院制备出一种新型MOF材料Quin-Zn-Ad-BTC。单晶X射线衍射分析表明，该材料包含三种独特的锌基结构单元：单核[ZnN2(O2C─)2]、双核[Zn2(Ad)3(O2C─)2]和六核[Zn6N3(μ-H2O)3(Ad)3(O2C─)6]。这些结构单元协同组装形成了一种新型五基元MOF结构，成为目前罕见的由双配体和三金属簇构建的MOF材料。该材料实现了C₂混合物和MTO产物中乙烯的一步纯化（图1）。
图1. 文章的TOC。
作为石油化工行业的基础原料，乙烯（C2H4）在合成多种高附加值有机化合物和聚合物过程中具有关键作用。工业上主要通过石油裂解工艺生产C2H4，该过程不可避免地会产生大量副产物（包括乙烷C2H6和乙炔C2H2）。这些气体的共存为乙烯提纯带来重大挑战——工业应用要求超高纯度C2H4，必须同时高效去除C2混合物中的C2H6和C2H2。因此，从C2混合气中一步纯化乙烯成为至关重要的工业流程。工业上常用低温高压精镏的分离方法进行纯化C2H4。然而这却是一个十分耗能的过程。MOF作为一种新兴的晶态多孔材料，被认为是理想的乙烯分离的材料。然而，设计结构新颖，性能优异的MOF材料，仍面临很大的挑战性。
随着MOF化学的深入开展，多组分MOF近年来受到大家的广泛关注。多组分MOF往往结构和孔道环境更为复杂，可以产生协同效应，最终产生优异的性能。在这里，通过把C3对称性配体benzene-1,3,5-tricarboxylic acid变换为不对称的1,2,4-benzenetricarboxylic anhydride，再结合锌离子和腺嘌呤，我们得到了一个全新的三维 MOF结构，名称为Quin-Zn-Ad-BTC。该结构中含有三个相互连通的笼状空腔，内部富含未配位的羧酸氧原子与沃森-克里克位点（图2）。
图2. 五组分MOF Quin-Zn-Ad-BTC的结构组装示意图。
图3. （a）Quin-Zn-Ad-BTC在298 K温度下对C2H2、C2H4和C2H6的吸附等温线。（b）三种气体的吸附焓(Qst)。（c）体积比为10%/90%的C2H6/C2H4和50%/50%的C2H2/C2H4混合气的IAST。（d）在1 mL min-1流速下，C2H2/C2H4/C2H6体积比为1/1/1，三组分混合气的穿透曲线。
鉴于Quin-Zn-Ad-BTC独特的结构特征（包括微孔架构、无开放金属位点(OMSs)、以及修饰有电负性功能基团的孔表面——如未配位羧酸氧原子和沃森-克里克位点），我们进一步探究了其在乙烯纯化中的应用潜力。在298 K，1 bar条件下，对C2H2和C2H6的吸附量始终高于C2H4。Quin-Zn-Ad-BTC对三种气体有着较低的Qst，说明改材料就有较好的再生能力，体积比50/50的C2H2/C2H4，10/90的C2H6/C2H4的IAST分别为2.05和1.26，同时进行了穿透实验，证实了Quin-Zn-Ad-BTC从三元C₂混合物中一步纯化乙烯的独特能力（图3）。
图4 （a）Quin-Zn-Ad-BTC在298 K温度下对C2H4和C3H6的吸附等温线。（b）两种气体的吸附焓(Qst)。（c）体积比为20%/50%的C3H6/C2H4混合气的IAST。（d）在4 mL min⁻¹流速下，C2H2/C2H4/He体积比为0.2/0.5/0.3，两组分混合气的穿透曲线。
甲醇制烯烃（MTO）工艺作为C1化学的基石，主要产出以乙烯（C2H4）和丙烯（C3H6）为主的轻质烯烃混合物。为获得高纯度乙烯，选择性去除C3H6至关重要。基于Quin-Zn-Ad-BTC独特的结构特性，我们系统评估了其在MTO产物分离中的性能。
首先，在298 K、1 bar压力条件下测定了C2H4和C3H6在Quin-Zn-Ad-BTC上的吸附等温线。数据显示，该材料对C2H4和C3H6的吸附容量分别为72.9 cm3 g-1和115.5 cm3 g-1，其中对C3H6表现出优先吸附特性，其C3H6/C2H4吸附比达到约158%。这一选择性吸附现象进一步通过零覆盖条件下的吸附热焓（Qst）差异得到验证：C3H6的Qst显著高于C2H4。随后，我们采用理想吸附溶液理论（IAST）在298 K下评估了模拟MTO产物组成的二元混合气（C3H6/C2H4=0.2:0.5）分离性能在1 bar条件下，Quin-Zn-Ad-BTC对该混合物的体积比（C3H6/C2H4=0.2:0.5）选择性达到9.73。充分展现了Quin-Zn-Ad-BTC在常压丙烯/乙烯分离应用中的显著优势。穿透实验也证明了该材料具有分离MTO产物的能力（图4）。
总之，本研究通过一锅法溶剂热反应成功合成了一种新型五基元MOF材料Quin-Zn-Ad-BTC。由于其独特的结构特点赋予材料卓越的乙烯纯化性能，能在常压条件下从复杂C₂混合物及MTO产物中实现乙烯的一步高效分离。该研究不仅验证了五基元MOF在轻烃高效分离方面的可行性，而且为组装复杂的多组分MOF树立了新的范式。
科研团队：光子鼻与分子材料研究团队
第一作者：马亚男 博士研究生
通讯作者：薛东旭教授
文章DOI: doi.org/10.1002/anie.202513208
供稿人：马亚男/薛东旭
