基于一维配位聚合物构建三维氢键有机框架ZNU-30实现高效气体脱水

来自国内的研究人员针对一维材料在气体分离中孔隙稳定性差的难题，通过氢键、C─H?π和π–π协同作用构建了新型氢键有机框架ZNU-30。该材料在低湿度下表现出优异的水吸附能力、快速吸附动力学、温和再生条件和超100次循环稳定性，可实现H2O/CH4等气体的高效分离，为气体脱水提供了新策略。

　　

研究人员成功通过氢键、C─H?π和π–π相互作用，将一维配位聚合物(CP)组装成稳定的三维氢键有机框架(HOF)材料ZNU-30（化学式为[Cu(bpy)(H₂PO₄)?H₂O]_n）。该材料在373K真空条件下发生可逆的单晶转变，形成具有一维通道的活化相ZNU-30a。

研究表明，ZNU-30a展现出卓越的亲水性：在低湿度环境下具有显著的水吸附容量（100mg·g^?1）、快速的吸附-脱附动力学、温和的再生条件以及超过100次循环的稳定性能。单组分气体吸附实验表明，该材料在298K下对水分子具有分子筛分效应，能优先吸附H₂O而非CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₆、C₃H₆和C₃H₈等气体。

通过单晶结构分析和密度泛函理论(DFT)计算发现，框架内多重氢键相互作用是水分子选择性吸附的关键机制。突破性实验进一步证实，ZNU-30a能高效分离CH₄等气体中的痕量水蒸气，在工业气体脱水领域具有广阔应用前景。