包括丙烯（C₃H₆）和乙烯（C₂H₄）在内的轻质烯烃是现代化学制造业的基石，也是石化行业产量最大的原材料，预计2023年全球总产量分别超过1.3亿吨和2亿吨。烃类裂解和甲醇制烯烃（MTO）反应是目前制备C₂H₄和C₃H₆的主要工艺，其中烃类裂解的主要杂质是乙烷（C₂H₆），MTO反应的主要产物含有C₃H₆和C₂H₄。因此C₂H₆/C₂H₄和C₃H₆/C₂H₄分离是获得聚合物级C₂H₄和C₃H₆至关重要的过程。低温精馏是工业上分离此类混合物常用的技术，但该技术需要大型蒸馏塔设备，并在低温、高压条件下运行，能耗十分巨大。变压吸附装置投资成本低，运行灵活，可实现自动化运转，其所具有的低成本、低能耗等优势将会具有很大的竞争力。它的关键技术在于高效吸附剂的研发。

以高效吸附剂的开发为目标，近日西北大学（中国西安）侯磊教授、王尧宇教授课题组利用“活性位点修饰非极性MOF”的策略，设计开发了一例具有笼状互穿结构的MOF材料（Zn-BPZ-TATB）（图一），实现了对三种烃类化合物（C₂H₄、C₂H₆和C₃H₆）中C₂H₆和C₃H₆的优先吸附。Zn-BPZ-TATB在常温常压下表现出高的C₃H₆（114. 0 cm³ g^-1）、C₂H₆（105.1 cm³ g^-1）吸附容量和显著的C₂H₆/C₂H₄（1.8）、C₃H₆/C₂H₄（8.9）吸附选择性。模拟计算表明Zn-BPZ-TATB中羧基氧原子和三嗪环氮原子以及联吡唑配体中的甲基基团可以有效结合C₂H₆和C₃H₆分子，然而与C₂H₄分子的结合相对较弱，导致对C₂H₆和C₃H₆的优先吸附（图2）。同时，吸附动力学测试也表明Zn-BPZ-TATB对C₂H₆和C₃H₆的吸附速率明显高于C₂H₄。因此，热力学和动力学上的协同效应决定了Zn-BPZ-TATB的优异分离性能。

在常温常压下，Zn-BPZ-TATB不仅可以从C₃H₆/C₂H₄和C₂H₆/C₂H₄混合物中直接分离出高纯度（≥99.9%）C₂H₄产品，而且还可以从C₃H₆/C₂H₄混合物中回收得到高纯度（≥99.5%）C₃H₆。更重要的是，Zn-BPZ-TATB首次实现了从三元C₂H₆/C₃H₆/C₂H₄混合物中通过单次吸附/脱附循环同时获得高纯度的C₃H₆（≥99.5%）和C₂H₄（≥99.9%）产品，C₃H₆和C₂H₄产率分别为38.2和12.7 L kg^-1。

本研究不仅开发了一种新型MOF吸附剂，成功地实现了对挑战性二元混合物C₂H₆/C₂H₄和C₃H₆/C₂H₄的分离，以及三元混合物C₂H₆/C₃H₆/C₂H₄的分离，而且为具有可接触活性位点修饰的非极性MOF设计用于烯烃纯化提供了有效策略。