文章导读
六氟化硫作为温室效应最强的工业气体，其全球变暖潜能值约为CO2的25000倍，但电力行业低浓度尾气的排放问题长期难以通过高能耗的传统液化法解决。西安交大杨庆远团队通过配体工程构筑的Zn-tppb-bim材料，在298 K、0.1 bar下实现了3.06 mmol/g的高吸附量及606的IAST选择性。面对工业环境，该材料如何通过增强C-H⋯F氢键作用，在极高湿度下依然保持对SF6的高效捕获与分离能力？
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六氟化硫（SF6）是已知温室效应最强的工业气体之一，其全球变暖潜能值（GWP）约为CO2的25000倍，大气寿命长达3200年。凭借优异的绝缘和灭弧性能，SF6被广泛应用于电力行业的绝缘气体中，但其实际有效利用率通常低于60%，大量含氮低浓度尾气直接排放，带来长期不可逆温室效应。传统低温液化、精馏等分离方法依赖相变过程，能耗较高，尤其在处理低浓度含氮尾气时经济性不足。因此，开发兼具高选择性、低能耗的新型多孔吸附材料，实现尾气中痕量SF6的高效捕获与资源化回收已成为电力工业绿色发展的迫切需求。
针对上述挑战，西安交大化工学院杨庆远团队通过配体工程策略构筑了系列锌基金属-有机框架材料，该策略通过引入柱撑配体并调节芳香族主链，实现了吸附容量与选择性的协同优化。其中，Zn-tppb-bim在298 K，0.1 bar下的SF6吸附量高达3.06 mmol/g，IAST选择性为606。理论计算和静电势分布分析证实，吡嗪环的引入增强了骨架正电性及C-H⋯F氢键相互作用，显著提升了材料对SF6的亲和力。动态穿透实验表明，Zn-tppb-bim可完全分离SF6/N2混合物，即使在80%相对湿度条件下分离性能依然保持良好。这一成果不仅为SF6的高效捕集提供了性能优异的候选材料，也为工业上SF6回收及温室气体减排提供了新思路。
近日，该研究成果以 《协同调控锌基金属有机框架孔道微环境：实现高SF₆/N₂选择性与耐湿痕量SF6捕获》(Synergistic Pore Microenvironment Engineering in Zinc Metal-Organic Frameworks for High SF6/N2Selectivity and Humidity‑Resistant Trace SF6Capture)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）。西安交通大学为论文通讯单位，西安交大杨庆远教授为论文通讯作者，化工学院博士生许丽为论文第一作者。该研究工作获得了国家自然科学基金的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.4456858
课题组主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/qingyuan.yang
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