高纯度C₂H₂是合成α-乙炔醇和丙烯酸衍生物等合成化学品最常用的化工原料之一。C₂H₂主要由碳氢化合物裂解或甲烷部分燃烧产生，与乙烯（C₂H₄）或二氧化碳（CO₂）共存。然而，基于不饱和碳-碳键和碳-氧键结构，它们的分子尺寸、沸点和电负性都非常接近。因此，从含C₂H₂的混合物（如C₂H₂/C₂H₄、C₂H₂/CO₂）中分离C₂H₂是一项重要但极具挑战性。

近日，新加坡国立大学赵丹教授报道了采用网状化学方法合成了具有相同Zrt-1和Zrt-1-NH₂结构的四唑功能化的金属-有机笼（MOC）（Zrt-1-tetrazol）。

文章要点

1）与ZrT-1-NH₂相比，Zrt-1-tetrazol对C₂H₂的吸附容量提高了130%（298 K），对C₂H₂/CO₂和C₂H₂/C₂H₄的IAST分离选择性分别提高到2.83和4.08。穿透实验结果证实了Zrt-1-tetrazol对C₂H₂的选择性吸附和C₂H₂/C2H₄良好的分离循环性能。

2）密度泛函理论（DFT）计算结果表明，Zrt-1-tetrazol通过四唑N∙∙∙H-C氢键和多重C^δ-··H^δ+偶极相互作用对C₂H₂分子产生强烈影响。

3）UIO-66-tetrazol、CaU-1-tetrazol和MIL-101-tetrazol对C₂H₂/CO₂和C₂H₂/C2H₄的选择性分离证实了四唑功能位点在MOFs中选择性吸附C₂H₂的多样性。

研究工作为有机碳的C₂H₂/CO₂和C₂H₂/C₂H₄的分离提供了一个基准，并指导了其他用于C₂H₂选择性吸附的多孔材料的设计和合成。

参考文献

Weidong Fan, et al, Tetrazole-Functionalized Zirconium Metal−Organic Cages for Efficient C₂H₂/C₂H₄ and C₂H₂/CO₂ Separations, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202102585

https://doi.org/10.1002/anie.202102585