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【材料】段金贵课题组Small：晶格缺陷修复，促进乙烷/乙烯反向分离

【材料】段金贵课题组Small：晶格缺陷修复，促进乙烷/乙烯反向分离 X-MOL资讯
2025-03-04
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导读：本文作者通过采用甲酸辅助的定向策略，实现了缺陷框架（NTU-70D）的原位合成修复（NTU-70P）。


在材料科学中，缺陷可指晶体内部的各种异常现象，并可对材料的物理和化学性质产生重大影响。缺陷工程一度成为调变材料功能的办法。然而，与缺陷工程相比，材料缺陷的修复在功能探索上也展现迷人的优势，并发展成为一个重要的研究方向。

受合成系统、热力学/动力学因素、立体阻碍、拓扑不相容性、构建模块的可变性和环境条件等因素的影响，多孔配位聚合物晶体往往包含排列不规则或缺少连接体/节点。但受到配体尺寸和孔道等立体化阻碍的影响，晶格缺陷修复一直是领域难题。

图1. 晶格缺陷修复并促进乙烷/乙烯反向分离。

目前，晶格缺陷修复往往采用显著扩大物料比例的策略，但过量物料常常也被封装到晶体结构中，导致孔属性降低甚至完全丧失。本文作者通过采用甲酸辅助的定向策略，实现了缺陷框架（NTU-70D）的原位合成修复（NTU-70P）（图1）。修复后的NTU-70P孔道规整，且具有更多的超分子氧位点，因此展现显著提高的乙烷吸附能力，改善了乙烷/乙烯的分离选择性。动态穿透实验表明，修复后骨架能够从含乙烷混合物中分离出高纯乙烯。

图2. NTU-70D和NTU-70P吸附等温线和选择性比较。

图3. NTU-70P对乙烷/乙烯分离效果及高纯乙烯回收比较。

小结

本文研究首次报道定向晶格修复策略，及修复后晶体材料的高效乙烷/乙烯分离能力。研究思路对开发大量缺陷晶体的功能修复提供途径。相关工作近期发表在Small 上，文章第一作者是博士生唐婕，通讯作者是新疆大学段金贵教授和南京工业大学金万勤教授。该工作获得国家自然科学基金等资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Repairing Lattice Defects by an Orienting Strategy in a Porous Crystal: Boosting Inverse C2H6/C2H4 Separation
Jie Tang, Qian Wang, Hujun Zhang, Yuhang Huang, Jingui Duan, Wanqin Jin
Small, 2025, DOI: 10.1002/smll.202412508



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