近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所無機(jī)膜與催化新材料研究組研究員楊維慎、副研究員班宇杰團(tuán)隊在金屬—有機(jī)框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）材料分離領(lǐng)域研究取得新進(jìn)展，基于分離材料表面化學(xué)調(diào)控，構(gòu)建“水橋”型主—客體氫鍵，實現(xiàn)低濃度生物糠醛從其水溶液中快速、高效富集分離。
以（半）纖維素、木質(zhì)素等可再生生物質(zhì)作為原料的生物煉制過程是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一，蘊(yùn)藏巨大應(yīng)用潛力。糠醛是一類重要的生物基平臺化合物，可作為燃料與高值化學(xué)品等。然而，由于糠醛沸點高（760 mmHg下，162 C）、且多以水相溶液存在，濃度低（<6 wt%），分離面臨巨大挑戰(zhàn)。
該團(tuán)隊以高穩(wěn)定性MOF材料出發(fā)，基于多種官能化苯二甲酸配體，構(gòu)筑系列“等網(wǎng)格”材料。研究表明，鍵合甲基的水合型MOF材料呈現(xiàn)優(yōu)異的生物糠醛吸附性質(zhì)，在極低糠醛水溶液體系中（0.5-3wt.%）捕集率達(dá)到98%，且相對于木糖（糠醛制備原料）而言，材料呈現(xiàn)100%糠醛專一性吸附。此外，該團(tuán)隊與山東大學(xué)鄧偉僑團(tuán)隊合作，通過系統(tǒng)理論計算，證實了材料與糠醛之間“以水為橋”的獨特氫鍵鏈接方式，以及水合材料對糠醛有顯著提高的結(jié)合能。除吸附外，實驗證實鍵合甲基的水合型MOF材料的糠醛脫附回收率最優(yōu)，達(dá)到了93%，這對實際工業(yè)過程中糠醛的回收，以及吸附材料的循環(huán)利用具有重要意義。
大連化物所提出MOF主—客體相互作用調(diào)控實現(xiàn)低濃度生物糠醛富集分離
上述研究成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，并得到國家自然科學(xué)基金等項目的資助。
