近日，国际知名期刊（Journal of the American Chemical Society）在线发表了华中科技大学材料学院池小东教授与美国德州大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler教授的合作研究成果“杯吡咯非多孔自适应晶体在极性化合物分离中应用”（Nonporous Adaptive Calix[4]pyrrole Crystals for Polar Compound Separations，J. Am. Chem. Soc. 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c09385）。论文第一作者是华中科技大学材料学院博士研究生罗丹，华中科技大学材料学院池小东教授、美国德州大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler教授为论文共同通讯作者，华中科技大学材料学院、材料成形与模具技术国家重点实验室为第一完成单位及第一通讯单位。该研究得到国家自然科学基金（22001088）等基金的资助。
在化工、石油化工、医药工业、生物化工等以生产各种物料和材料的化工类工业生产部门中以及环境保护工程中，混合物的分离占有极重要的地位。对于具有恒沸现象的极性液体混合物，应用普通精馏方法难以对其进行有效的分离，萃取精馏或者萃取与精馏的耦合方法才能达到分离的效果。然而该过程耗能非常高，据统计，其所消耗能量占比约为世界总能耗的10-15%。因此开发与发展高效且经济的化合物分离方法变得尤为重要。基于超分子大环的非多孔自适应晶体（Nonporous Adaptive Crystals，英文简称为“NACs”，中文简称为“纳客”）是一种新颖的吸附和分离材料。与传统的金属有机框架、共价有机框架等多孔材料相比，非多孔自适应晶体材料具有易于规模制备，化学、水汽、热稳定性好，溶液加工性好，重复利用性高等优点，近年来对科学研究产生了重要影响，并在化工行业表现出潜在的应用价值。
近日，池小东教授课题组和美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler教授课题组合作首次构筑得到了基于杯吡咯的非多孔自适应晶体材料（C4P纳客），并研究了其对吡啶/甲苯、1，4-二氧六环/水等易形成共沸物极性液体混合物的吸附分离性能。作者研究发现通过C4P纳客材料不仅可以实现吡啶在甲苯/吡啶二元共沸物中接近100%纯度的高效分离。此外，作者还发现C4P纳客还可以高效吸附水中的微量二氧六环，吸附效率达到99.5%。同时该材料也显示出了较好的循环吸附性能。通过真空加热去除负载的客体（吡啶或1,4-二氧六环）就能够得到没有明显性能损失的C4P纳客材料。该工作不仅对新型大环芳烃的固相主客体化学应用开发具有比较重要的指导意义，而且有望为新型超分子大环分子晶体材料在合成化学、能源材料、分离科学等领域的发展提供新的启示和突破口。
来源：华中科技大学材料学院
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c09385
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