文章导读
你可能从未注意，半导体工厂每天排放的废气中，藏着一种比二氧化碳强1.48万倍的温室恶魔——三氟甲烷。它寿命长达270年，传统焚烧处理不仅耗能惊人，还会产生毒副产物。我们一直以为回收这种气体难如登天，但西安交大杨庆远团队的最新研究，却用一种“分子钳”结构打破了僵局。这种名为PAIF-101的新型MOF材料，能在高湿、酸碱环境下稳定运行，吸附量提升的同时还实现了克级制备。更关键的是，它的选择性分离机制源于一个被忽略多年的溶剂分子——DMF。这个原本只是合成辅料的“配角”，竟成了逆转局面的核心。这项突破究竟会如何改写电子特气的回收规则？
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三氟甲烷（CHF3）的温室效应是二氧化碳（CO2）的 14800 倍，大气寿命长达 270 年，对气候变化构成严重威胁。CHF3 既是半导体行业关键蚀刻气体，也是含氟化学品的重要原料。目前工业上主要采用高温焚烧和热等离子体分解处理 CHF3 废气，不仅能耗高，还会产生有毒副产物，造成二次污染。因此，实现 CHF3 的高效回收，对推动电子特气资源化利用具有重要意义。
针对上述问题，西安交通大学化工学院杨庆远团队提出一种溶剂配位策略，成功合成新型 MOF 材料 PAIF-101。该策略将 DMF 分子精准锚定在 MOF 孔道内，形成均匀排列的 “分子钳” 结构，实现孔径的亚埃级精准调控，同时提供额外吸附位点。PAIF-101 对 CHF3 具有较高吸附量（3.54 mmol g⁻¹）与理想的 CHF3/N2 选择性（140）。理论模拟与原位测试证实，孔道中修饰的 DMF 分子是提升材料性能的关键。PAIF-101 在酸碱、多种溶剂及高湿度（60% RH）环境下仍可保持结构完整。此外，该材料可通过简单回流法实现克级规模制备，且放大后性能不受影响。PAIF-101 凭借优异的分离性能与稳定性，展现出在该挑战性工业分离场景中的应用潜力。
通过溶剂对接策略捕集CHF3示意图
近日，该研究成果以《DMF介导的扩散调控在吡啶-羧酸基金属-有机框架中实现高效CHF3捕集》（DMF-Mediated Diffusion Regulation in Pyridine-Carboxylate Metal-Organic Frameworks Enables Efficient CHF3 Capture）为题发表于国际化学领域顶级期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。西安交大化工学院为该论文第一完成单位和第一通讯单位，西安交通大学化工学院杨庆远教授为共同通讯作者，西安交大张丽萍、中国科学院固体物理研究所管国伟为论文共同第一作者。该研究工作获得了国家自然科学基金的支持，表征测试工作得到了西安交通大学分析测试共享中心和储能技术产教融合创新平台测试评估中心的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.6961230
课题组主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/qingyuan.yang
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