我国学者在二甲苯同分异构体分离方面取得进展

　　

图 （A）配位聚合物吸附材料的分子结构；（B）材料对二甲苯的等温吸附曲线；（C）二甲苯吸附分离材料的性能比较；（D）二甲苯异构体的分子结构及取代基间距；（E）配位聚合物对二甲苯的吸附作用位点

　　在国家自然科学基金项目（批准号：21722609、21878260、22141001）等资助下，浙江大学任其龙院士、鲍宗必教授团队在低碳烃同分异构体分离方面取得新进展，相关研究成果以“一种堆叠配位聚合物材料辨识分离二甲苯异构体（Discrimination of xylene isomers in a stacked coordination polymer）”为题，于2022年7月15日在《科学》（Science）上发表。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj7659。

　　二甲苯异构体是重要的基本化工原料，结构相似、沸点相近，如对/间二甲苯的沸点相差不到1℃，目前工业上采用模拟移动床技术进行分离，所用沸石吸附剂的分离选择性低，需多达24塔串联操作，且需180℃高温以保证二甲苯分子在沸石内部的扩散，亟需发展兼具高选择性和高传质速率的吸附分离材料。浙江大学任其龙院士、鲍宗必教授团队联合美国罗格斯大学李静教授团队开发了一种配位聚合物吸附剂，利用相邻金属位点与两个甲基间距的匹配程度差异实现对二甲苯异构体的辨识分离。通过2,5-二羟基-1,4-苯喹酮与锰离子配位构筑一维聚合物链，链与链之间通过与水分子的氢键作用形成堆叠结构，该材料脱水活化后形成含不饱和配位金属位点的孔道。在120℃时，只有对二甲苯能够进入聚合物链间的空隙，邻二甲苯则在60℃以下才能进入，间二甲苯介于二者之间。基于这种独特的温度差异响应辨识行为实现了三种异构体的高效分离。该材料兼具高分离选择性、大吸附容量、快传质速率，合成简便，且表现出优异的水热稳定性和工业应用潜力。