近日，我院材料加工与模具装备科研团队张磊副教授为第一作者和共同通讯作者，硕士研究生肖涛涛为第二作者，联合中山大学、美国北得克萨斯州大学等高校，在气体吸附分离领域取得重要研究进展，相关成果发表于国际著名学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society，简称JACS）。这是我校首次作为第一完成单位在该期刊发表学术论文。

论文标题为“Isoreticular Contraction of Cage-like Metal-Organic Framework with Optimized Pore Space for Enhanced C₂H₂/CO₂ and C₂H₂/C₂H₄ Separations”（论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12032）。研究背景是：乙炔（C₂H₂）和乙烯（C₂H₄）是重要的化工原料，在获得聚合级乙烯和乙炔过程中，对乙炔中二氧化碳（CO₂）的分离和乙烯中痕量乙炔的消除是工业中非常重要的过程。近年来，以金属有机框架（Metal-organic Frameworks, MOFs）材料为代表的晶态多孔材料在C₂H₂/CO₂和C₂H₂/C₂H₄吸附分离中取得了显著进展。然而，如何突破多孔材料的高吸附容量和高选择性之间的相互制约（trade-off效应），设计实现兼具高吸附容量、高选择性和高稳定性的MOFs材料仍具有极大的挑战。

本研究基于网格化学原理，运用同构收缩策略，将前期研究中微孔氟簇基笼结构MOF材料（MFOF-1）中的双配体尺寸同时减小，成功制备出高稳定性超微孔氟簇基笼结构MOF材料FJUT-1，该材料不仅保留了高极性的四核金属氟簇结构单元，而且具有超微孔尺寸窗口。由此，匹配的孔窗口尺寸结合功能化孔表面协同作用使FJUT-1具有显著提高的C₂H₂/CO₂和C₂H₂/C₂H₄选择性，最重要的是笼结构特征仍保留合适孔体积赋予FJUT-1更高的C₂H₂吸附能力，同时实现了C₂H₂/CO₂和C₂H₂/C₂H₄高效分离。本研究工作是同构收缩策略精细调控MOF纳米孔空间用于C₂H₂/CO₂和C₂H₂/C₂H₄分离的杰出范例，有利于促进其它新型笼结构MOF材料的合理设计与合成，从而应用于具有挑战性的小分子气体分离。

同构收缩策略构筑纳米孔空间氟簇基笼结构FJUT-1应用于C₂H₂/CO₂和C₂H₂/C₂H₄高效分离示意图

材料加工与模具装备科研团队由王乾廷教授领衔，由张磊副教授等青年博士组成。《JACS》创办于1879年，是美国化学会的旗舰期刊，是化学及其交叉学科领域的国际著名顶级专业期刊。