Ya-Nan Ma, Teng-Long Liu, Wei-Hong Zhang, Cheng-Hang He, and Dong-Xu Xue*. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, ASAP. DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202513208

追求具有卓越气体吸附与分离性能的先进吸附剂，是一个极具前景却又充满挑战的研究前沿。尽管文献中已报道了多种五基元多组分金属有机骨架（MOF），但通过两种不同有机配体与三种金属簇协同整合构建的五基元MOF仍极为罕见。

在这里，通过Zn(OAc)₂·2H₂O与腺嘌呤、1,2,4-苯三甲酸酐通过溶剂热反应，制备出一种新型MOF材料Quin-Zn-Ad-BTC。单晶X射线衍射分析表明，该材料包含三种独特的锌基结构单元：单核[ZnN₂(O₂C─)₂]、双核[Zn₂(Ad)₃(O₂C─)₂]和六核[Zn₆N₃(μ-H₂O)₃(Ad)₃(O₂C─)₆]。这些单元组装形成了一种新型五元MOF结构，成为目前罕见的由双配体和三金属簇构建的MOF材料。其结构中含有三个相互连通的笼状空腔，内部富含未配位的羧酸氧原子与沃森-克里克位点。

图1. 五组分MOF Quin-Zn-Ad-BTC的结构组装示意图。

通过甲醇多次交换以及真空加热的条件，该MOF得到了成功活化。其中孔体积为0.50 cm³ g⁻¹，质量比表面积达到1220 m² g⁻¹，在298 K，1 bar条件下，对C₂H₂和C₂H₆的吸附量始终高于C₂H₄。Quin-Zn-Ad-BTC对三种气体的零点吸附焓（Q_st）也相对较低，表明该材料具备良好的再生能力。IAST计算表明，体积比50/50的C₂H₂/C₂H₄、10/90的C₂H₆/C₂H₄的选择性分别为2.05和1.26。最终通过穿透实验证实了Quin-Zn-Ad-BTC从三元C₂混合物中一步纯化乙烯的独特能力。此外，在298 K、1 bar压力条件下测定了C₂H₄和C₃H₆的吸附等温线，同时进行了Q_st、IAST选择性计算和模拟MTO产物的穿透实验，证明了该材料具有分离MTO产物的能力。

图2.（a）Quin-Zn-Ad-BTC在298 K温度下对C₂H₂、C₂H₄和C₂H₆的吸附等温线。（b）三种气体的吸附焓(Qst)。（c）体积比为10%/90%的C₂H₆/C₂H₄和50%/50%的C₂H₂/C₂H₄混合气的IAST。（d）在1 mL min^-1流速下，C₂H₂/C₂H₄/C₂H₆体积比为1/1/1，三组分混合气的穿透曲线。

图3. （a）Quin-Zn-Ad-BTC在298 K温度下对C₂H₄和C₃H₆的吸附等温线。（b）两种气体的吸附焓(Qst)。（c）体积比为20%/50%的C₃H₆/C₂H₄混合气的IAST。（d）在4 mL min⁻¹流速下，C₂H₂/C₂H₄/He体积比为0.2/0.5/0.3，两组分混合气的穿透曲线。

总之，本研究通过一锅法溶剂热反应成功合成了一种新型五基元MOF材料Quin-Zn-Ad-BTC。由于其独特的结构特点赋予材料卓越的乙烯纯化性能，能在常压条件下从复杂C₂混合物及MTO产物中实现乙烯的一步高效分离。该研究不仅验证了五基元MOF在轻烃高效分离方面的可行性，而且为组装复杂的多组分MOF树立了新的范式。

第一作者：陕西师范大学博士研究生马亚男

通讯作者：陕西师范大学薛东旭教授

全文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202513208