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氟化氣體在化工、制冷、空調、醫療及有機合成等領域中具有重要應用。然而，其排放會導致顯著的溫室效應。其中，六氟化硫作為關鍵工業氣體，被廣泛用于絕緣與蝕刻，但同時也是最強的溫室氣體之一。2018年全球SF₆排放量約為9000噸，引發了嚴重的環境擔憂。由于其高度化學惰性，SF₆極難分解，通常需在高溫、等離子體或射頻放電等極端條件下處理，不僅能耗巨大，還可能生成有害副產物。因此，利用多孔材料進行高效SF₆吸附與去除成為一種更具前景的綠色替代方案。

中國科學院上海有機化學研究所趙延川研究團隊長期致力于蝶烯類多孔材料的研發 (JACS Au2022,7,1638;Cell Rep. Phys. Sci.2023,4,101508;ACS Appl. Mater. Interfaces2024,16,6403;Cryst. Growth Des.2025,25,6014)。團隊發展了共價有機框架、自具微孔聚合物及分子多孔晶體等多種蝶烯類多孔材料，并深入研究了蝶烯分子形狀與自組裝的構效關系。

目前，SF₆吸附的機制主要是通過SF₆分子中的氟原子與孔道表面形成F…π相互作用或F…H氫鍵。但這些作用機制的特異性并不強，N₂分子與孔道表面的π體系及氫原子同樣會產生類似的相互作用，對提高SF₆/N₂氣體選擇性不利。此外，目前報道的包含鹵鍵的多孔材料往往將鹵鍵作為連接結構單元的工具，導致多孔材料無法通過鹵鍵與孔道中的氣體分子發生相互作用。為實現對SF₆的高效分離，近日，該團隊與華東師范大學何曉課題組合作研發了一種蝶烯分子多孔晶體FPMC-1-β，蝶烯結構中一方面有大量的可以用作鹵鍵位點的具有σ空穴的溴原子，另一方面橋頭碳位置由甲基取代，可通過位阻使分子層在堆積組裝過程中發生位錯，使σ空穴暴露于孔道表面，從而可與SF₆形成鹵鍵，為SF₆/N₂高效分離提供了一種新的策略 (圖1)。相關研究成果發表于Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202517907)。

該研究工作得到了國家自然科學基金委和中國科學院的支持。

圖1. FPMC-1-β的結晶性、多孔性熱穩定性、SF₆吸附分離性能及吸附位點結構

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202517907