近日，星空手机网页版登录入口,星空(中国)化学与化工学院博士生赵丰贵第一作者身份在国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表题目为“Precise Preparation of Triarylboron-Based Graphdiyne Analogues for Gas Separation”的研究论文（DOI: 10.1002/anie.202317294）。星空手机网页版登录入口,星空(中国)为论文第一通讯单位，星空手机网页版登录入口,星空(中国)化学与化工学院尹晓东特别研究员为通讯作者。

化学工业中的分离过程，包括天然气净化以及氧气和氮气生产这类气体分离过程，是能耗和碳排放大户，据统计其消耗的能源占世界能源总消耗的约15%。与蒸馏、吸附等传统分离方法相比，膜法分离更具节能优势。因此，具有气体选择性分离的新型膜材料的开发就成了人们的关注热点。

石墨炔（GDY）是继金刚石、富勒烯、碳纳米管和石墨烯之后的一种新型二维碳族材料，同时具有sp和sp²杂化碳原子的独特构型。石墨炔具有丰富的碳化学键、大的共轭体系、多孔、优良的化学和热稳定性，有望成为新型的分离膜材料。近日，星空手机网页版登录入口,星空(中国)化学与化工学院尹晓东特别研究员等人，基于三芳基硼单体构筑了一系列具有类石墨炔结构的二维材料，系统研究了其含硼单体结构，二维材料孔径大小，以及堆积结构之间的关系，并初步探索了其在气体分离领域的应用潜力。

由于硼原子的2s²2p¹价电子结构，中性硼化合物（如BF₃）经常采用平面的sp²杂化构型，有利于形成平面二维骨架。其中，三芳基硼（TAB）由于芳基的动力学保护，具有良好的化学稳定性，因此，TAB是构建新型平面二维材料的优良构筑单元。

本文采用“自下而上”的方法，在铜箔表面通过炔-炔偶联反应，制备了具有可调孔径的基于TAB的类石墨炔二维结构（TAB-GDY）。通过机械超声法制备得到约4 nm的超薄TAB-GDY膜，选区电子衍射（SAED）呈现明显的六边形对称模式，证明了TAB-GDY薄膜的结晶性。结合实验的SAED、DFT计算的晶胞参数、堆积结构建立和SAED模拟，确定了TAB-GDY层间采用了多重堆积的方式。

气体吸-脱附实验表明TAB-GDY具有较大比表面积和丰富的微孔结构，另外，由于TAB基团的缺电子性和乙炔键的富电子性，TAB-GDY在二元气体中表现出一定的IAST选择性。其中，DPCEDMTAB-GDY对CO₂/N₂和CO₂/H₂的选择性最大，分别为21.8和41.9，其次为TMTAB-GDY、CEDMTAB-GDY和DMTAB-GDY。此外，四种TAB-GDY对CO₂/CH₄（3.1-5.3）和C₂H₂/CO₂（1.8-2.3）的选择性相似。

本工作结合了石墨炔和三芳基硼的优点，开发了一系列结构清晰、稳定性好的含硼二维骨架，其孔径可调为今后在气体分离领域的应用奠定了基础，进一步丰富了石墨炔类材料家族的结构多样性和应用领域。

上述工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。同时感谢星空手机网页版登录入口,星空(中国)分析测试中心在相关测试方面的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202317294

附作者简介：

尹晓东，星空手机网页版登录入口,星空(中国)化学与化工学院特别研究员，博士生导师。2011年毕业于中国科学院化学研究所，获得有机化学博士学位，师从李玉良院士。之后分别在美国罗格斯大学，南卡罗莱纳大学，哥伦比亚大学担任博士后研究员。2018年9月入职星空手机网页版登录入口,星空(中国)化学化工学院，主要研究方向为有机硼功能材料的开发及应用。目前已在包括Nat. Chem., Sci. Adv., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater. 等国际知名期刊上发表SCI论文70篇。