本项目开发了一种配位聚合物吸附剂，基于独特的“分子尺”辨识机制实现二甲苯异构体的高效分离，材料兼具高吸附容量和传质速率，具有优异的工业应用潜力。

 This project has successfully developed a novel coordination polymer adsorbent capable of highly efficient separation of xylene isomers through a unique "molecular ruler" recognition mechanism. The material demonstrates impressive adsorption capacity and mass transfer rate, thereby exhibiting promising potential for industrial applications.

浙江大学任其龙院士和鲍宗必教授所在的高端化学品先进制造创新团队长期致力于结构高度相似混合物系的高效分离。在国家自然科学基金（优秀青年科学基金项目21722609、面上项目21878260、专项项目22141001）等资助下，团队开发了一种超高PX选择性吸附能力的配位聚合物吸附剂。采用2,5-二羟基-1,4-苯醌与锰离子配位构筑一维聚合物链，链与链间通过水分子的氢键作用进而形成堆叠结构，该材料脱水活化后产生大量不饱和配位金属位点。PX两个端甲基与相邻锰金属位点有最佳适配程度，在120度时仅对二甲苯能进入聚合物链间空隙而被强烈吸附，邻二甲苯则在60度以下才能进入，间二甲苯介于二者之间（图1）。基于这种独特的温度差异响应辨识机制实现三种异构体的高效辨识分离，PX/OX液相吸附选择性高达84.6。该材料兼具高吸附容量和高传质速率，表现出优异的水热稳定性和工业应用潜力。

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图1. (A) 配位聚合物吸附材料的分子结构；(B) 材料对二甲苯的等温吸附曲线；(C) 二甲苯吸附分离材料的性能比较；(D) 二甲苯异构体的分子结构及取代基间距；(E) 配位聚合物对二甲苯的吸附作用位点

一种新型多孔材料(Mn-dhbq)具有极为突出的对二甲苯(PX)分离选择性和吸附容量分别来自两个由我们提出的新机理——“分子尺”以及“溶胀效应”。

所谓“分子尺”，我们将它解读为“量体裁衣”，即是做衣服前先要量身长、肩宽、臂展等，这是每一个裁缝所必须掌握的。甚至于一些老字号的裁缝们除了这些之外，还要问性情、年龄、长相。类似，我们在设计二甲苯异构体吸附分离材料时，便是以配体为尺，测量出对二甲苯异构体两个甲基之间的距离(视为“臂展”)，将多孔材料上的两个强相互作用位点——锰离子(Mn²⁺)间的距离设计为与PX完美契合，且其它异构体与匹配度较差，这样就“量身打造”了只吸附PX、不吸附其他异构体的超高PX选择性材料。不仅如此，就像某些老字号的裁缝除了测量维度还要问性情一样，我们的“分子尺”材料除了拥有与PX契合的长度之外，还能与不同的异构体形成不同强度、不同数量的相互作用力，PX的多而其它异构体少，即可牢牢地拉住PX组分，从而实现辨别。

“溶胀效应”则可以用气球来理解。吹气球时，气球变大，就像Mn-dhbq吸附PX时，配位聚合物链间间距变大，此时吸附容量也会增加；而当给气球放气时，气球变小，就像材料活化再生时材料链间距收缩。这种可逆的链间距变化的过程就称为“溶胀效应”。

“分子尺”和“溶胀效应”机理的提出有利于更生动地理解Mn-dhbq吸附二甲苯异构体时发生的微观变化，也揭示了材料高PX分离选择性、高吸附容量、快传质速率的原因，为后续材料开发提供了理论指导和启发。