中等极化的碳硼烷-金属有机框架（carborane-MOF）材料对乙烯具有反向C2选择性，可实现一步法生产符合聚合物级标准的乙烯产品

吸附剂选择性与极性调控对C2烃类分离至关重要。本研究开发新型中孔金属有机框架材料CB-Zn-DPG，通过调节孔道表面极性实现乙烯（C2H4）与乙炔（C2H2）、乙烷（C2H6）的反向选择性吸附，在单柱操作中成功实现三元混合物的高效纯化（乙烯纯度>99.99%）。密度泛函理论计算表明，C2H2和C2H6通过孔道中心多位点范德华相互作用被选择性吸附，而C2H4仅以弱吸附形式存在于孔角位置。该成果为复杂烃类分离提供了新的极性工程范式。

　　

从三元C₂混合物（C₂H₂/C₂H₄/C₂H₆）中纯化乙烯通常需要多步骤工艺，因为传统吸附剂中的吸附机制存在竞争。在此，我们报道了一种基于碳硼烷的金属-有机框架（CB-Zn-DPG），其孔表面具有适度的极性，这种极性颠覆了传统的选择性趋势。与极性MOFs（C₂H₂ > C₂H₄ > C₂H₆）或非极性MOFs（C₂H₆ > C₂H₄ > C₂H₂）不同，CB-Zn-DPG在298 K和1.0巴的压力下能够同时优先吸附C₂H₂（61.5 cm³ g^?1）和C₂H₆（44.0 cm³ g^?1），而C₂H₄的吸附量较低（42.4 cm³ g^?1）。此外，杂质的等温热容也较高：C₂H₂为31.5 kJ mol^?1；C₂H₆为29.8 kJ mol^?1（相比之下，C₂H₄为25.9 kJ mol^?1）。密度泛函理论（DFT）计算显示，在C₂H₂/C₂H₆分子在通道中心存在多点范德华相互作用，而C₂H₄主要在孔角处被吸附。动态实验表明，通过单柱操作可以从等摩尔的C₂H₄/C₂H₆（50/50）和三元C₂H₂/C₂H₄/C₂H₆（1/90/9）混合物中直接获得纯度超过99.99%的聚合物级C₂H₄。这项工作证明了孔表面极性工程在解决复杂烃类分离问题中的潜力。