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氢键有机框架(Hydrogen-bonded Organic Frameworks,HOFs)是一类通过氢键作用力自组装形成的新型多孔材料。尽管HOFs具有高结晶度、易合成、易纯化以及通过重结晶即可实现再生等诸多优点,但是氢键的柔性和弱相互作用,使得HOFs的结构稳定性仍不够理想且难以保持永久性孔道,这在很大程度上阻碍了 HOFs的发展与应用。针对上述问题,本论文通过向HOFs中引入金属-有机配位络合物为构筑节点设计并成功合成了几种具有永久性孔道的氢键超分子金属有机框架材料(Supramolecular Metal-Organic Frameworks,SMOFs),探究了该类新型多孔材料在低碳烃吸附分离中的应用潜力,并建立了后合成阴离子交换策略间接合成SMOFs材料的新方法,为新型多孔吸附分离材料的设计合成提供新思路。采用慢扩散法,以腺嘌呤为有机配体首次合成了 SMOF材料SMOF-GeFSIX-1,并采用PXRD、TGA和SXRD等手段对SMOF-GeFSIX-1晶体的结构与性质进行表征。结果表明,合成的SMOF-GeFSIX-1具有3.5 A×3.5 A的一维孔道,与文献报道的SMOF-SIFSIX-1互为同构材料,气体吸附等温线也揭示了SMOF-GeFSIX-1具有永久性孔道,BET比表面积为264.0 m2/g。建立了 SMOF-GeFSIX-1通过后合成阴离子交换法间接合成同构材料SMOF-SIFSIX-1的新方法,SMOF-GeFSIX-1在SiF62-阴离子溶液中交换10天后转变为SMOF-SIFSIX-1,并采用SXRD、FT-IR、19F NMR、SEM-EDX等方法对阴离子交换过程进行确证。对比研究了 SMOF-SIFSIX-1和SMOF-GeFSIX-1两种材料对CO2/CH4和CO2//N2的分离性能,并通过固定床穿透实验评估了其实际分离性能;测试了 SMOF-GeFSIX-1对C2H2/C2H4和C2H2/CO2体系的吸附热力学。结果表明,在273K和100 kPa下,SMOF-GeFSIX-1对CO2/CH4(50:50)和CO2/N2(15:85)理想混合气体的IAST选择性分别为9.9和80.2,次于SMOF-SIFSIX-1 对CO2/CH4(21.1)和CO2/N2(131.7)IAST选择性。动态穿透实验表明,对于CO2/CH4(50:50)和CO2/N2(15:85)混合气体,SMOF-SIFSIX-1 对CO2的捕获量分别达到了0.64 mmol/g和0.70 mmol/g;SMOF-GeFSIX-1对CO2的动态饱和吸附量分别为0.68 mmol/g和0.89 mmol/g。另外,在298 K和 100 kPa下,SMOF-GeFSIX-1 对C2H2/C2H4(50/50)混合气体的选择性比SMOF-SIFSIX-1的IAST选择性小,而C2H2/CO2(50:50)理想混合气体的IAST选择性高于SMOF-SIFSIX-1。通过改变阴离子类型,首次合成了具有三维孔道结构的SMOFs材料SMOF-PFSIX-1和SMOF-AsFSIX-1,考察了 SMOF-PFSIX-1 和 SMOF-AsFSIX-1 对 CO2/CH4/N2、Xe/Kr 以及C3H6/C3H8的吸附分离性能。结果表明,SMOF-PFSIX-1和SMOF-AsFSIX-1互为同构材料,孔径大小在1.8 A-5.5 A之间,具有永久性孔道,比表面积分别为389 m2/g和422 m2/g。在273 K和 100 kPa下,SMOF-PFSIX-1 和SMOF-AsFSIX-1 对CO2/N2(15:85)理想二组分的IAST选择性分别为293.2和225.1,仅次于HOFs材料中选择性最高的IISERP-HOF1;SMOF-PFSIX-1 和 SMOF-AsFSIX-1 对 CO2/CH4(50:50)的 IAST 选择性分别为为 27.3 和 36.7,位居HOFs材料前列。固定床穿透实验进一步验证了 SMOF-PFSIX-1和SMOF-AsFSIX-1对CO2/CH4 和 CO2/N2 良好的分离效果。在 298 K 和 100 kPa 下,SMOF-PFSIX-1 和SMOF-AsFSIX-1对Xe/Kr(20:80)的IAST选择性分别为为6.87和6.72,是目前HOFs中选择性最高的;固定床穿透实验进一步表明SMOF-PFSIX-1和SMOF-AsFSIX-1对Xe/Kr具有优异的动态分离性能。对于C3H6/C3H8(50:50),SMOF-PFSIX-1表现出较好的IAST吸附选择性为 140.8,远高于SMOF-AsFSIX-1(8.14)。