輕質烴是一種重要的化工原料，尤其是乙炔和乙烯；乙炔被譽為“有機化工之母”，乙烯是石油化工行業中的核心原料。在高純乙炔或乙烯的生產過程中（純度≥99%），乙炔/乙烯分離是整個過程中一個至關重要環節。因此，發展**分離技術是獲取高純乙炔氣體的前提，也是推動乙炔工業發展的源動力。

傳統乙炔分離方法（低溫蒸餾、溶劑吸收、固體吸附）存在潛在劣勢，例如：能耗高、操作復雜、安全性差等。薄膜分離是有望實現乙炔**分離的新型低碳技術，其中復合基質膜因其有機結合了分散質與基質的優點，成為薄膜分離中的杰出代表。然而，目前使用的高分子膜在乙炔乙烯分離方面普遍存在一個選擇性與通量難以兼備的trade-off效應（選擇性高通量則低，反之亦然），這嚴重限制了薄膜技術的發展和應用。

薄膜結構及乙炔氣體分離示意圖

      針對上述問題，東北師范大學鄒小勤教授和朱廣山教授團隊憑借在多孔芳香骨架材料（Porous Aromatic Framework，PAF）中的研究經驗，提出了離子置換策略可控調節PAF薄膜的孔道性質，實現了乙炔分離性能的突破。以iPAF-1為研究平臺，以離子置換的方式將OH-和F-堿性陰離子引入至iPAF-1孔道中。該方法較其他途徑具有明顯優勢：置換后的iPAF-1-OH和iPAF-1-F保持了iPAF-1-Cl母體材料的孔道結構與高比表面積；限域離子改變了材料孔道內部微觀環境，優化了骨架與乙炔分子的結合力，增強了乙炔分子的專一識別。靜態吸附實驗與DFT理論計算證實了材料對乙炔的選擇性識別并闡明了其作用機理。

得益于結構上的性質，以iPAF-1-OH為代表分散質制備的iPAF-1-OH/6FDA-ODA復合基質薄膜具有**的乙炔分離性能：iPAF-1-OH的引入不僅大幅提高了復合膜的氣體滲透率，而且**提升了乙炔的滲透選擇性。iPAF-1-OH/6FDA-ODA復合膜在乙炔通量以及乙炔/乙烯分離選擇性較純基質6FDA-ODA分別提高了七倍和五倍。這種增強效應在乙炔/乙烷體系中也得到了充分體現。另外，該薄膜還表現出了較好的穩定性，在連續工作三天后其分離性能沒有任何改變；此膜同樣適用于低乙炔濃度的混合氣體體系，保持著**分離性能。

該項研究不僅為功能導向多孔材料的設計合成提供了新思路，也為薄膜分離技術的發展奠定了基礎。相關論文發表在Advanced Materials（DOI:10.1002/adma.201907449）上。

該項研究得到了國家自然科學基金委重點項目和面上項目（21531003，21971035），“111”計劃（B18012），吉林省科技廳面上和優秀青年項目（20170101198JC，20190103017JH）的資助。