利用多孔分子晶体中的卤素键实现高效的SF6/N2分离

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Harnessing Halogen Bonds in Porous Molecular Crystals for Efficient SF6/N2 Separation

卤素键在多孔分子材料中用于气体选择性分离，FPMC-1-β晶体通过σ-孔洞与SF6形成强F?Br键，实现178.6的高选择性，结合实验与计算验证了卤素键的机制优势。

　　

摘要

卤素键提供了一种方向性明确且可调的非共价相互作用，在多孔分子材料的设计中这一特性尚未得到充分探索。本文介绍了一种名为FPMC-1-β的多孔分子晶体，它独特地结合了永久性的多孔性、高热稳定性、可溶液处理性以及卤素键合能力。在脱溶剂过程中，FPMC-1-α会转变为更致密的FPMC-1-β相，其结构特征是一维通道发生畸变，并且溴原子上暴露出σ空穴。这种结构使得氟化气体能够与FPMC-1-β通过卤素键进行选择性相互作用。在298 K和1巴的压力下，FPMC-1-β对六氟化硫（SF₆）和氮气（N₂）的选择性达到了178.6，创下了所有已报道的多孔分子晶体和可溶性多孔材料中的新纪录。实验和计算研究表明，这种高选择性源于SF₆与F原子之间的强卤素键（F?Br），而与氮气（N₂）之间的相互作用则较为微弱且不具有特异性。

图形摘要

本研究提出了一种基于三联苯的多孔分子晶体，其晶体位错使σ空穴暴露在孔表面，从而实现了与六氟化硫（SF₆）的强卤素键合相互作用，并获得了优异的SF₆/N₂选择性。这项研究展示了卤素键在气体分离以及新型多孔材料发现方面的巨大潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。