烷烃同分异构体是生产高辛烷值汽油调和组分和高性能聚合物等产品的关键上游原料。一方面，烷烃的辛烷值（Research Octane Number, RON）随着分子支链程度的增加而增加。为了获得具有较高辛烷值的双支链烷烃，需要将辛烷值较低的直链和单支链烷烃从混合物中去除。另一方面，直链和单支链烷烃是优质的乙烯原料，而双支链烷烃作为乙烯原料会导致产率较低。因此，烷烃异构体的分离，特别是单、双支链异构体的分离，是石油化工领域的重要过程。为了得到优质的汽油调和组分和优化乙烯原料，需要将直链/单支链烷烃和双支链异构体分开。然而，由于烷烃异构体间物理化学性质差异很小，其高效分离仍是一个巨大的挑战。
在实际分离中，吸附选择性和吸附容量是评价吸附剂分离性能的重要指标，然而，高的吸附选择性通常要求吸附剂具有较小的孔径，这就导致吸附剂材料的孔容和比表面积比较小，因而吸附剂的吸附容量较小；另一方面，高的吸附容量需要较大的比表面积和孔容，这又导致吸附剂材料的孔径较大，从而限制了吸附剂的吸附选择性。因此吸附剂材料的高选择性和高吸附容量往往难以兼得。金属-有机骨架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）材料由于其孔道结构和表面功能性高度可调，在分离方面具有巨大的应用潜力。近日，我课题组利用一种具有双重穿插结构的Zn基MOF材料，不仅实现了直链/单支链和双支链己烷的完全分离，且对直链和单支链组分的吸附容量远超之前所报道的可筛分单、双支链烷烃的多孔材料。
所合成的Zn基MOF材料Zn-tcpt，由于结构双重穿插，大的六边形通道被分割为较小的四边形通道，该材料既有较大的比表面积，同时又有合适的孔径，因此既能实现对单支链和双支链己烷的完全分离，又对单支链和直链组分具有较高的吸附量。与其它能完全分离单支链和双支链烷烃异构体的多孔材料相比，该材料具有最高的直链和单支链吸附容量。此外，多组分穿透实验也证实了Zn-tcpt对己烷异构体具有优异的分离性能。
在这项工作中，作者展示了Zn基微孔MOF材料对直链/单支链和双支链烷烃的高效分离。该工作为烷烃异构体的分离提供了一种新的基准吸附剂，并为设计高效分离的多孔结构提供了可借鉴的材料筛选思路。
原文：High-Capacity Splitting of Mono- and Dibranched Hexane Isomers by a Robust Zinc-Based Metal−Organic FrameworkLiang Yu, Saif Ullah, Hao Wang, Qibin Xia, Timo Thonhauser, and Jing LiAngew. Chem. Int. Ed., 2022, 61, e202211359, DOI: 10.1002/anie.202211359
Link: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202211359