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　　近日，中国石油大学（北京）彭云雷、陈光进教授联合南开大学张振杰教授等使用定制设计的具有特异性分子辨识、可规模化合成、兼容低成本工业化的超微孔晶态吸附剂(CALF-20)。利用CALF-20，不仅能从典型七组分裂解气体混合物(C2H4, C2H2, C2H6, CO2, C3H4, C3H6和C3H8)中一步提纯C2H4，而且在74%的高湿条件下，也能一步分离获得高纯C2H4 (99.99%)。原位单晶X射线利用自身框架的柔性和孔道环境来特异性辨识气体分子，表现出了吸附剂-吸附质诱导契合行为，强化了吸附剂对相应气体分子的作用力。本工作不仅为新一代晶态多孔吸附剂的开发提供科学基础，助力MOF吸附剂的工业化进程，为进一步解决轻烃分离的工业难题提供新的途径。

　　C2H4(纯度99.5%)是合成聚合物和高价值有机化合物的最重要的原料。从蒸汽热解或裂解气体中提纯乙烯(C2H4)的工业过程通常采用能源密集型的多步分离去除C2H2, C2H6, CO2和C3等杂质组分。寻找低能耗，高效率的分离新策略是目前学术界和工业界关注的焦点，同时也是分离领域面临的重大挑战。基于MOF等多孔材料的物理吸附分离技术因其具有能耗低，效率高等优点具有重要的工业意义。到目前为止，大多数MOFs仅用于分离二元混合物(C2H2/C2H4、C2H6/C2H4、C2H4/C2H6），而从多种组分中一步提纯乙烯鲜有报道。使用多个吸附剂时，每个吸附剂都有精确的识别位点，可依次吸附杂质组分；但在工业实践中，多个吸附剂面临填料复杂和传质等问题。因此，单吸附剂分离技术有望解决乙烯的提纯和分离的难题。

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　　本工作首次完成了利用单一物理吸附剂从七组分混合体系中一步分离C2H4，且通过原位单晶X射线可视化地阐明了晶态吸附剂在多组分混合体系中的作用机理，为下一代超微孔晶态吸附剂的开发和工业化推广奠定了坚实的基础。

　　原位单晶X射线通过调整框架的结构来捕获不同的客体分子。这种可观察到的吸附剂-被吸附物诱导的结构变化加强了主客识别相互作用。对于C2H6、C3H6和C3H8，倾向于通过多个C−H⋯O和C−H⋯N氢键和C−H⋯π相互作用被吸附。相反，尽管C2H4也通过C−H⋯O和C−H⋯N氢键与框架相互作用，但C−H⋯O与更远的H⋯O相互作用的数量更少。C2H2中的末端H原子通过三个距离为2.26、2.45和2.63 Å的强C-H⋯O相互作用被吸附。C≡C也与环形成强的π-π相互作用，距离为3.12 Å。C3H4与草酸的4个O原子通过氢键发生强相互作用，距离分别为2.07、2.14、2.72和2.90 Å。同时还有一个强π-π相互作用，距离为3.45 Å。吸附的CO2分子被两个强H⋯C=O相互作用捕获在距离为2.86和2.87 Å处。

　　本文报道了一种多功能物理吸附剂CALF-20，它具有精确设计的孔隙结构和化学性质，具有优异的分离性能，良好的循环稳定性，可低成本工业化生产等优点。即使在74%的高湿条件下，也可以从七组分裂解气体混合物(C2H2/C2H4/C2H6/CO2/C3H4/C3H6/C3H8)中一步提纯C2H4。CALF-20对C2H2、C2H6、CO2和C3类碳氢化合物具有显著的吸附能力。该吸附剂可从裂解气混合物中一步分离得到纯度 99.99%的高纯C2H4，生产效率高。原位单晶X射线衍射和计算模拟研究共同证实了吸附剂的框架自适应行为和多种特异性分子辨识结合位点协同完成的吸附剂-吸附质诱导契合吸附效应是实现高效分离的关键之所在。总的来说，本工作不仅为新一代晶态多孔吸附剂的开发提供科学基础也极大地推动了MOF吸附剂的工业化进程，为进一步解决轻烃分离的工业难题提供了新的途径。

　　原标题：《CCS Chemistry 利用吸附剂-吸附质诱导契合效应实现七组分混合体系中一步纯化乙烯》

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