【JACS】东南大学汪勇&郑州大学王景|仿生液-固界面用于选择性耐湿的CO2化学吸附

东南大学汪勇&郑州大学王景

— JACS —

引言：

多孔液体（PLs）将可接触的微孔性与液体流动性相结合，使其能够在超越填充固体吸附剂宏观传质极限的情况下连续运行。然而，在保持流动性和界面稳定性的同时增强PLs的化学选择性仍然是一个根本性的挑战。

在这里，我们报道了一种仿生III型PL，通过将Zn2+配位的共价有机框架（COF）支架与羟基功能化的离子液体（IL）结合，在流体环境中实现类似酶的Zn-OH化学吸附。IL阳离子上的羟基发生内向配位以活化三嗪基COF中的Zn2+节点，生成结构定义的Zn-OH基序，这些基序存在于仿生液-固界面上，其中IL引导的极性梯度选择性地允许CO2通过而排斥H2O。

这种违反直觉的界面偏析保持了COF的微孔性，并保护了活性Zn-OH中心，从而在常温常压下实现高化学吸附率（106 cm³ g⁻¹）和卓越的CO2/N2选择性（1273）。原位红外光谱直接捕捉到可逆的Zn-OH/Zn-OCO2H循环，而原子级模拟揭示了离子液体驱动的配位和极性梯度如何稳定Zn-OH结构，同时引导CO2渗透。

这些发现建立了一种构建化学特异性、耐湿活性位点于流体多孔介质中的通用分子设计原则，为液相材料中的选择性化学吸附开辟了新领域。