乙炔（C₂H₂）是最重要和最有用的C₂碳氢化合物之一，在各种商业和工业中有广泛的应用。目前工业上生产C₂H₂的方法包括天然气的部分燃烧和石油基烃的热裂解。在这些过程中，另外两种C₂碳氢化合物，乙烯（C₂H₄）和乙烷（C₂H₆）是副产品。而生产C₂H₂衍生化学品需要极高纯度的C₂H₂气体(>99%)。因此，将C₂H₂与C₂H₄和C₂H₆分离具有重要意义。然而，由于C₂H₂、C₂H₄和C₂H₆具有非常相似的物理化学性质，因此分离极具挑战性。在膜分离中，膜材料在决定两个基本参数：选择性和通透性方面起着核心作用。多孔芳烃骨架（PAFs）作为一类新型的多孔材料，由于结合了经典分子筛的高稳定性和金属有机骨架（MOFs）易于官能化的优点而受到广泛的关注。

有鉴于此，东北师范大学邹小勤教授，朱广山教授报道了一种“阴离子取代”的策略，以加强孔隙内阴离子和乙炔之间的相互作用，从而在根本上改善气体的选择性和渗透性。

文章要点

1）阴离子F^-和OH^-被固定在iPAF-1中以取代原来的Cl^-。其小阴离子半径使得iPAF-1-Cl在iPAF-1-F和iPAF-1-OH中保持了原来的高孔隙率。限制在孔隙中的高碱性F^-和OH^-强烈地优先吸附酸性乙炔。

2）研究人员将iPAF-1纳米颗粒加工成以iPAF-1-OH/6FDA-ODA为代表的混合基质膜。实验结果表明，所制备的膜具有显著的乙炔与乙烯、乙烷的分离性能。此外，将多孔的功能性iPAF-1-OH移植到6FDA-ODA中，显著提高了乙炔的渗透能力（7倍于乙烯和乙烷）和渗透选择性（5倍于乙烯和乙烷）。

Panpan Zhang, et al, Anion Substitution in Porous Aromatic Frameworks: Boosting Molecular Permeability and Selectivity for Membrane Acetylene Separation, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.201907449

https://doi.org/10.1002/adma.201907449