共沸混合物的分离是极其重要和困难的，因为它不能通过常规蒸馏得到高纯的单组分。例如，苯和甲醇广泛用于精细化学品和药物的合成过程，是常见的共沸混合物。目前它们的分离通常采用萃取蒸馏，这既高能耗且不环保。吸附是一种潜在的高效分离方式，但对共沸混合物报道的例子却很少。

鉴于甲醇和苯具有类似的高沸点，它们均具有较强的物理吸附，因此传统的多孔吸附剂很难实现较高的热力学选择性。相比与传统的多孔材料，金属有机框架（MOF）或称多孔配位聚合物（PCP）常表现出独特的柔性。其中开孔（pore-opening）柔性表现为选择性地被特定分子吸附诱导开孔，但若开孔的尺寸控制不好，很容易发生共吸附，选择性较低。另一方面，门控（gating）柔性同样可以选择性地被特定分子开门，但门控能垒很难控制。

近日，线上赌博app-赌博软件下载 周东东/林锐标/张杰鹏等人进一步发展客体主导的门控原理，结合特定的客体诱导开孔和客体配位的门控行为，实现了醇/苯的分子筛分。相比于传统的门控过程，这里采用配位的客体醇为“门”，可以阻碍苯分子的扩散和共吸附。

图1 常见孔结构在单组分和混合组分的吸附分离行为

作者使用少量甲醇/水溶剂（1.8 L kg MOF^–1）便可以成功制备出公斤级的便宜（228 CNY kg^–1）的钙基MAF材料（MAF-58）。得益于可逆的醇配位以及开孔效应，MAF-58可以吸附甲醇，而完全不吸附苯，实测选择性接近10000，且多次吸附–脱附循环过程中选择性一直保持稳定。而且，在液相柱穿透实验中，单次吸附过程，可获得超高纯度的苯（99.97%+），脱附过程还可获得超高纯度的醇（99.99%+）。此外，除了甲醇/苯混合物，乙醇/苯和丙醇/苯的分离也达到了类似分子筛分的效果。

客体配位的门控原理不仅适用于吸附分离，实现液体共沸物的分子筛分，可能还适用于膜分离。此外，便宜易得的原料采用绿色合成方法可大批量制备MOF，有利于推进工业应用进程。

相关结果发表在J. Am. Chem. Soc.上，文章第一作者为中山大学博士研究生周牧阳，通讯作者为周东东副教授、林锐标教授和张杰鹏教授。论文信息Mu-Yang Zhou, Xue-Wen Zhang, Heng Yi, Zhi-Shuo Wang, Dong-Dong Zhou*, Rui-Biao Lin*, Jie-Peng Zhang*, and Xiao-Ming Chen, Molecular-sieving Separation of Methanol/Benzene Azeotropes by a Flexible Metal–Organic Framework, 2024, DOI: 10.1021/jacs.3c13480

网页链接：//pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c13480

上述研究工作得到了国家自然科学基金项目的支持。