KAUST-8晶體尺寸的調控及其吸水性能

李 楠， 王曉東， 黃 偉

(太原理工大學 省部共建煤基能源清潔高效利用國家重點實驗室，山西 太原 030024)

吸附分離是常用的分離純化手段，利用吸附劑對氣體或液體混合物中不同組分的吸附作用不同，某些組分因先被吸附而濃縮，實現混合組分的分離純化。該工藝在分離恒沸物、近沸物時，尤其顯示出其優勢[1-4]。如乙醇、乙酸、異丙醇等重要的化工產品與水形成恒沸物或近沸物，工業上常采用共沸精餾和萃取精餾等特殊的精餾工藝，去除這些物質中的水獲得高濃度產物[5-8]。精餾工藝能耗大，成本高[9]，且特殊的精餾工藝所用的輔料毒性大，污染嚴重。相比較而言，吸附分離工藝能耗低、無污染。在該工藝中，高效吸附劑的研發是核心問題。

金屬有機骨架材料(Metal organic frameworks，MOFs)作為一種新型多孔材料，是將中心金屬離子與有機配體通過配位作用自組裝形成的具有重復網絡結構的一種配位聚合物[10]。與傳統的無機多孔材料相比，MOFs材料具有更高的孔隙率和更大的比表面積[11-12]，特別是其孔徑和表面功能可根據不同的金屬離子和有機配體進行調整[13-14]。最近，一種親水性氟化金屬有機框架物NiAlF5(H2O)(pyr)2·2(H2O)(pyr：吡嗪)引起研究者關注，該物質被稱為KAUST-8。KAUST-8以鎳為金屬中心，Ni2+和吡嗪分子連接形成[Ni(pyr)2]2+方形網格結構，[Ni(pyr)2]2+與呈三角雙錐形的無機支柱體[AlF5(H2O)]2-構成立方拓撲晶體結構[15-16]，見圖1(a)。在方形一維通道內呈周期性排列的氟官能團，能夠與水分子生成氫鍵，見圖1(b)。因此，KAUST-8可有效吸附水分子[16]。

硅膠、氧化鋁及沸石分子篩是常用的吸水劑。……