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(duì)在金屬-有機(jī)框架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）材料分離研究中取得新進(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(shí)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)的途徑之一，具有應(yīng)用潛力?？啡┦且环N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(diǎn)高（760 mmHg下，162°C）、多以水相溶液存在、濃度低（<6 wt%），分離面臨挑戰(zhàn)。

研究人員從高穩(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)出優(yōu)異的生物糠醛吸附性質(zhì)，在極低糠醛水溶液體系中（0.5-3 wt.%）捕集率達(dá)98%；相對于木糖（糠醛制備原料），材料呈現(xiàn)出100%糠醛專一性吸附。此外，研究人員與山東大學(xué)鄧偉僑團(tuán)隊(duì)合作，通過系統(tǒng)理論計算，證實(shí)了材料與糠醛之間“以水為橋”的獨(dú)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(shí)驗(yàn)證實(shí)了鍵合甲基的水合型MOF材料的糠醛脫附回收率最優(yōu)，達(dá)到93%，這對實(shí)際工業(yè)過程中回收糠醛和循環(huán)利用吸附材料具有意義。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持。

大連化物所提出MOF主-客體相互作用調(diào)控實(shí)現(xiàn)低濃度生物糠醛富集分離