8月13日，《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）在线发表了我校先进分离膜材料全国重点实验室仲崇立/黄宏亮团队的最新研究成果。天津工业大学为论文第一完成单位和第一通讯单位，我校材料科学与工程学院博士研究生方志为第一作者，我校薛文娟实验员、黄宏亮研究员和仲崇立教授为共同通讯作者。
C3F8作为最重要的电子特种气体之一，由于其优异的化学稳定性和较高的等离子体刻蚀选择性等突出性能，被广泛应用于集成电路制造过程中的等离子体刻蚀与清洗工序。随着集成电路集成度不断提升，精密制造的需求对C3F8的纯度提出严苛要求，需达到99.999%（5N）及以上。传统C3F8纯化方式通常采用低温精馏工艺，不仅能耗高、成本大，分离效率也偏低。因此，亟需开发基于新型多孔材料的节能型物理吸附分离技术，以满足先进制造领域对高纯度电子特种气体日益增长的使用需求。
为解决上述难题，我校仲崇立/黄宏亮团队提出一种甲酸调控策略，制备出高结晶度、缺陷极少的ND-MOF-801材料，成功实现了理想的C3F6/C3F8分子筛分分离，其对C3F6表现出强吸附亲和性，在1 bar下C3F6的吸附容量为62.4 cm3 g-1。由于严格的尺寸排斥效应，该材料对C3F8的吸附容量可以忽略，C3F6/C3F8的吸附比高达240，混合物穿透实验可直接获得纯度高达99.999%（5N）的C3F8电子特气。同时，该材料可选择性吸附C2F6（48.2 cm3 g-1）与CF4（23.3 cm3 g-1），首次实现了CF4/C2F6/C3F8三元混合体系的筛分分离。值得注意的是，利用简易回流法可将ND-MOF-801的合成规模放大至100 g，且优异的筛分性能并未衰减。本研究不仅为高纯C3F8的制备提供了实用吸附剂，还证明甲酸调控是一种通用手段，可用于构筑低缺陷、高结晶度框架材料，实现理想的分子筛分效果。
图1 甲酸调控策略实现C3F6/C3F8筛分分离示意图
该工作受到国家自然基金和绿色化学合成与转化技术全国重点实验室开放课题的资助。
（审稿：先进分离膜材料全国重点实验室 王海涛 编辑：党委宣传部 陈亚桥）
图片来源：先进分离膜材料全国重点实验室