乙炔（C₂H₂）是生产各种有机化学品和聚合物的重要基础原料，通常由碳氢化合物的裂解或天然气的部分燃烧产生，其中不可避免地引入二氧化碳（CO₂）作为污染物，需要将其除去以生产高纯度的C₂H₂。乙烯（C₂H₄）生产的过程中常常伴有少量的C₂H₂杂质，该杂质对C₂H₄的聚合具有非常大的毒害作用。目前从其他气体中分离C₂H₂的方法主要是低温蒸馏、部分氢化或溶剂萃取等，存在效率低、成本高和能耗大等缺点。相比之下，基于多孔吸附剂的吸附分离技术是一项低能耗的分离工艺。通常来说，大孔径会提高吸附容量，但会牺牲选择性；小孔径可提高分离选择性，但会降低容量。因此，要克服选择性和C₂H₂吸附容量之间的权衡，仍然具有很大的挑战性。

近日，浙江师范大学张袁斌教授、汪玲瑶博士和福建师范大学陈邦林教授合作，通过对拓扑结构的设计，构建了具有新型znv和wly拓扑结构的金属有机框架材料ZNU-8和ZNU-9，实现了C₂H₂/CO₂和C₂H₂/C₂H₄的高容量和高选择性分离。

ZNU-8和ZNU-9都具有多种阴离子功能位点和多级孔隙率，和ZNU-8相比，ZNU-9具有更多的阴离子结合位点和三个不同大小的笼状结构，不仅具有极高的C₂H₂的吸附量（7.94 mmol/g），而且具有较高的C₂H₂/CO₂（10.3）和C₂H₂/C₂H₄（11.6）选择性，计算得到ZNU-9中每个阴离子吸附C₂H₂的量为4.94 mol/mol，是目前所有阴离子柱撑金属有机框架材料中最高的。通过动态穿透实验，验证了ZNU-9对C₂H₂/CO₂（50/50）和C₂H₂/C₂H₄（1/99）混合物的实际分离效果，同时，ZNU-9表现出高的C₂H₂动态吸附量（5.13 mmol/g）和C₂H₄的产量（48.57 mmol/g）。DFT计算表明C₂H₂与SiF₆^2-阴离子之间有很强的氢键相互作用，原位红外光谱进一步证实了这一点。

这项工作证明了，在多孔材料中进行拓扑结构设计以构建多种协同功能位点和多重孔隙率对实现气体高效分离和储存的重要意义，为后续金属有机框架材料的设计提供了重要的思路。