烷烃异构体的分离是石油化工领域的重要工艺，是优化乙烯原料和重整原料、提高汽油辛烷值的重要环节。 低支化度的烷烃是生产乙烯的优质原料，而高度支化的异构体由于辛烷值较高，是重要的汽油调合组分。 目前，工业上烷烃异构体的分离主要是通过精馏过程完成的。 相比之下己烷有几种同分异构体，吸附分离技术有望降低能耗并简化工艺流程。 然而，由于烷烃异构体在物理化学性质上的微小差异，高效分离烷烃异构体仍然是一个挑战。 因此，开发高性能吸附材料是应对这一挑战的关键。 虽然基于沸石分子筛的吸附分离技术已经在工业上进行了论证，但吸附剂的性能限制了该技术的整体经济性，因此并未得到广泛推广。
金属有机骨架 (MOF) 材料由于其多样化的结构、高度可调的通道和表面功能，在吸附和分离方面具有巨大的潜力。 近年来，研究人员在设计和制备用于烷烃异构体高效吸附分离和调控孔结构的MOFs方面取得了很大进展。 近日，罗格斯大学李静教授团队和深圳职业技术学院霍夫曼新材料研究所王浩副教授团队系统总结了MOFs材料在己烷吸附分离领域的研究进展异构体。
根据分离机理（热力学分离、动力学分离、尺寸筛分），作者总结了已报道的用于己烷异构体分离的MOFs材料，重点阐述了各类型分离机理和分离性能的代表性材料的设计思路。 早期的报道侧重于热力学分离，Fe2(BDP)3等代表性材料中己烷异构体的分离主要是基于不同支化度的分子与孔隙之间作用力的差异。 此类材料通常具有较高的吸附能力但选择性较低。 动力学分离利用不同大小的己烷异构体导致以 ZIF-8 为代表的 MOF 孔中扩散速率的差异。 当MOFs具有最佳孔径时，可以实现尺寸筛分，即只吸附支化度低的己烷异构体，高度支化的异构体被完全排除，从而达到最佳分离效果。 尺寸筛分是近年来的研究热点，已经报道了一系列可以筛分己烷异构体的MOFs，如Ni-Asp、Al-bttotb、Ca-CHL、UU-200等。特别是最近的探索使用该类材料将真正的石脑油与所有组分分离，证实了MOFs在工业烷烃异构体分离过程中的应用潜力。
在论文的最后，作者展望了MOFs用于烷烃异构体分离的前景，并针对当前的挑战提出了解决方案。
论文信息
用于 C6 烷烃分离的金属有机框架
谢锋，于亮，王浩教授己烷有几种同分异构体，李静教授
德国应用化学国际版
DOI: 10.1002/anie.202300722
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