过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (5): 527-538.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.226111
贾利娜1,2, 陈诗垚2, 赵国英2*, 孙长宇1*
Lina JIA1,2, Shiyao CHEN2, Guoying ZHAO2*, Changyu SUN1*
摘要: 高效捕获温室气体一氧化二氮(N2O)对缓解温室效应、实现资源回收具有重要意义。本工作以2,2'-联吡啶-5,5'-二羧酸和2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸为配体,成功构筑了两种吡啶氮位点异构的胍基氢键有机框架(HOFs)——2,2'-联吡啶-5,5'-二羧酸胍(G-5,5'-BPyDC)和2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸胍(G-4,4'-BPyDC)。通过单晶X射线衍射、热重分析、Hirshfeld表面分析及气体吸附实验,系统研究了配体结构异构对氢键网络、孔道环境及N2O/N2吸附分离性能的影响。结果表明,两种HOFs均通过N-H…O氢键构筑三维框架结构:G-5,5'-BPyDC的不对称单元含两个甲醇分子,其自由体积和表面积大于G-4,4'-BPyDC,而后者分子堆积更为紧密;两种材料的起始分解温度均≥290℃,表现出良好的热稳定性。Hirshfeld表面分析显示,G-5,5'-BPyDC中O-H/H-O与N-H/H-N氢键总贡献(32.0%)高于G-4,4'-BPyDC (29.7%)。气体吸附测试表明,在25℃, 4.0 MPa条件下,G-5,5'-BPyDC对N2O的吸附容量为2.32 mmol/g,高于G-4,4'-BpyDC (2.02 mmol/g)。IAST计算结果显示,G-5,5'-BPyDC对N2O/N2 (50∶50和10∶90)混合气的选择性分别达29.26和111.32,显著优于G-4,4'-BPyDC (6.61和17.03)。综上,吡啶氮位点异构可通过调控框架孔道极性及氢键网络,有效优化N2O/N2吸附分离性能,该研究为异构体设计策略提供了新思路。