金属有机框架材料（MOFs）是一类新型的具有高结晶度和有序孔结构的多孔材料，其在气体的分离和储存等方面已经展现出了巨大的潜力。其中，对于分离难度较高的氮氧分离而言，目前许多具有低价态配位不饱和过渡金属中心的MOFs材料都被报道在选择性吸附氧气方面表现出了很高的选择性。然而这类MOFs材料虽然在室温下可以展现出较高的氧气吸附量和选择性，但其中大多数由于结合氧气的能力较强而无法实现完全再生，大大限制了MOFs材料在氮氧分离领域的应用。

近日，我室DNL1205研究团队在氮氧分离研究中取得重要进展，通过对MOFs金属中心和配体的考察成功筛选得到两种由混合配体构筑的MOFs材料Co-AIP-BPY和Ni-AIP-BPY。该类含配位不饱和金属中心的MOFs不仅在室温下展现出了较为明显的氧气选择性，还具有优异的结构稳定性和可再生性。

本工作中，研究团队在对MOFs材料进行大量考察的基础上选择由混合配体构筑的MOFs进行氮氧分离的研究。静态吸附和动态穿透实验结果表明，两种MOFs材料在室温下不仅能够选择性吸附氧气，并且在脱附过程无需加热就能够实现吸附剂的完全再生，此外在有机溶剂和不同pH值（pH=2~12）的水溶液中仍能保持结构的稳定，具有十分优异的应用潜力。为研究该类材料具有优异氧气选择性与可再生性的原因，研究团队还利用DFT理论计算将该类MOFs与由单一配体构筑得到的M-MOF-74以及M-BTTri（M=CoorNi）进行了对比。理论计算结果表明，M-AIP-BPY系列MOFs结合氧气的能力是适中的，同时还具有十分明显的氮氧结合能差异，这使得氧气在吸附之后容易脱附，且具有较好的氧氮选择性。本研究工作为寻找和合成可以在室温下选择性吸附O₂的MOFs提供了灵感与思路。

相关研究成果以“Mixed-ligand metal-organic frameworks with coordinatively un-saturated Co(II) and Ni(II) sites for regenerable O₂-selective adsorption over N₂”为题，发表在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上（https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138214）。该工作得到兴辽英才计划（XLYC1905017）等项目的支持。（文/图：刘汉邦，徐云鹏）

Mixed-ligand metal-organic frameworks with coordinatively un-saturated Co(II) and Ni(II) sites for regenerable O₂-selective adsorption over N₂.HanbangLiu, LipingYang DanhuaYuan, GuangyeLiu, JiachengXing, YunpengXu*, ZhongminLiu, Chemical Engineering Journal,450(2):138214, 2022.