乙炔（C₂H₂）是重要的化工原料，在通过天然气部分燃烧与碳氢化合物蒸汽裂解制备C₂H₂的过程中会伴生大量的二氧化碳杂质（CO₂），从C₂H₂中选择性去除CO₂以提升C₂H₂纯度是实现其下游应用的关键。当前C₂H₂- CO₂分离多依赖于高成本、环境不友好的溶剂萃取与低温蒸馏技术。吸附分离技术被视为新一代C₂H₂-CO₂分离技术，受到广泛的关注。然而由于C2H2的极化率和四极矩更高，绝大多数吸附剂只能优先吸附C₂H₂而非杂质CO₂，所需的解吸过程导致了额外的能源消耗。CO₂选择性吸附剂的研发具有重要的现实意义，也是吸附分离领域公认的挑战。

沸石的活板门效应是基于不同客体分子诱导骨架外阳离子发生可逆性迁移的能力差异进行分离，与客体分子的极化率和四极矩没有直接关联，是实现沸石中CO₂-C₂H₂反转分离的可能途径。近日，南开大学李兰冬研究员团队对钾型斜发沸石（K-HEU）进行锶离子交换改性制备了Sr/K-HEU，首次在廉价分子筛材料中实现了的CO₂-C₂H₂的高效反转分离，并明晰了Sr/K-HEU中独特的分子活板门机理。

K-HEU由87 K下氩气（Ar）吸附等温线计算的微孔表面积趋近于0，但在298 K下对尺寸与Ar相近的CO₂和C₂H₂均表现出较强的吸附能力，说明K-HEU中可能存在活板门效应。通过进一步调控K-HEU的骨架外阳离子，最终在Sr/K-HEU（17 % K⁺，83 % Sr²⁺）分子筛中实现了门控阳离子与CO₂分子之间的特异性识别。Sr/K-HEU的C₂H₂静态吸附量远高于CO₂，在动态穿透实验中CO₂吸附量高达0.96 mmol/g，CO₂-C₂H₂反转选择性高达48。

通过三维电子衍射技术确定了Sr/K-HEU的精细结构和骨架外阳离子的精确定位（中国科学院大连化学物理研究所闫娜娜博士完成），明确了通道A中由Sr²⁺-K⁺离子或双Sr²⁺离子作为门控阳离子的十元环（Sr/Sr-10MR，Sr/K-10MR）是实现反转分离的关键结构。密度泛函理论计算揭示了CO₂诱导Sr²⁺或K⁺发生瞬态可逆偏离的能垒很低，很容易通过结构中所有的10MR扩散进孔道。C₂H₂靠近10MR时，Sr²⁺正电荷对其正电中心（H原子）的强烈排斥导致了其结构变形，因此C₂H₂无法诱导Sr²⁺的迁移，仅在理论上可能诱导少量K+迁移（能量更高），经由Sr/K-10MR进入孔道因而吸附量较低，最终在Sr/K-HEU中实现高选择性的CO₂-C₂H₂反转分离。如果可以制备不含K的Sr-HEU，理论分离选择性为无穷大。

Sr/K-HEU循环稳定性高且廉价易得，具有很强的工业应用前景，其在CO₂-C₂H₂反转分离中的成功不仅深化了对活板门效应机理的理解，也可为其他挑战性的分离体系中分子筛吸附剂的设计提供新思路。