在化学工业中，乙炔（C2H2）作为制备氯乙烯、合成橡胶和聚酯塑料等关键产品的原料，其重要性不言而喻。然而，生产乙炔过程中伴随产生的大量二氧化碳（CO2）却成为了分离和纯化乙炔的一大难题。由于CO2与C2H2的物理和化学性质相似，传统的分离技术如溶剂萃取和低温蒸馏不仅能耗高昂，还存在安全隐患。近日，北京大学化学与分子工程学院杨四海教授团队与英国曼彻斯特大学教授马丁·施罗德合作，成功报道了一种全新的C2H2高效吸附纯化和存储材料，为这一难题提供了创新解决方案。

这项研究的核心在于一类新型金属有机框架（MOF）材料——MFM-190（NO2）。通过在MOF材料的孔道中修饰不同的有机官能团，研究团队深入探究了这些官能团对C2H2吸附选择性的影响。令人振奋的是，MFM-190（NO2）在室温下展现出了对C2H2/CO2的高效分离能力。在298K和1.0bar的条件下，该材料的C2H2吸附量高达216cm³ g⁻¹，这一数值远超已报道的其他材料，标志着乙炔吸附纯化技术取得了重大进展。

为了深入理解MFM-190（NO2）的高效吸附机制，研究团队采用了原位中子粉末衍射技术。这一技术揭示了二价铜空位和-NO2基团之间的协同作用，以及C2H2和CO2在材料中的选择性吸附位点。结果显示，C2D2（氘代乙炔）在MFM-190（NO2）中有7个结合位点，而CO2则只有4个。这些结合位点之间的分子间作用进一步稳定了C2D2分子的堆积结构，从而增强了其对C2H2的整体吸附能力。

这一发现不仅为乙炔的纯化和存储提供了新的思路，也为工业应用带来了广阔前景。传统的乙炔存储和运输方式因其易爆特性而存在巨大风险，而MFM-190（NO2）材料的开发有望解决这一问题。通过高效吸附和纯化乙炔，该材料能够显著提高生产效率和安全性，降低能耗和成本。

此外，这项研究还展示了MOF材料在气体分离和存储领域的巨大潜力。通过精确设计和调控MOF材料的孔道和官能团，可以实现对特定气体的高效吸附和分离。这一发现为新型功能材料的开发提供了有力支持，有望推动化学工业和相关领域的持续发展。

杨四海教授和马丁·施罗德教授的这一合作成果近日以“Boosting Adsorption and Selectivity of Acetylene by Nitro Functionalisation in Copper（II）-Based Metal-Organic Frameworks”为题发表于国际知名期刊Angew. Chem. Int. Ed.