苯等挥发性有机化合物是一类有毒污染物，可造成室内和室外空气污染，即使微量浓度也会造成环境和健康问题。目前去除室内空气中苯的方法有等离子体氧化法、光催化氧化法和活性炭吸附法。采用氧化法降解苯，但同时会产生二次污染物(CO、NOx和O3)。物理吸附剂吸附去除污染空气和工业废水中的挥发性有机化合物具有吸引力，因为它们的回收能量相对较低。然而，通常驱动物理吸附的非共价结合力意味着VOCs的结合力往往较弱，特别是在较低的分压。
金属-有机框架(MOFs)在气体储存和分离方面很有意义，因为它们具有超大的表面积和可调的结构，并且已经被研究用于去除VOCs。事实上，一些MOFs在苯吸附方面优于商业吸附剂，如活性炭纤维、活性炭(AC)和沸石。例如，在K和相对压力(P/P0)为1时，MOF-(BasoliteZ)的苯吸收率为16.8mmolg-1(AC9为5.6mmolg-1，石墨化生物碳为5.8mmolg-1)。虽然MOFs捕获VOCs用于环境修复和个人保护的潜力显而易见，但芳香族VOCs(如苯)往往与MOFs形成弱静电、氢键或配位键相互作用，从而提供较差的分离性能。据报道，在突破性实验中，几种苯容量高的MOFs在模拟空气净化方面表现较差。关于MOFs的另一个问题是，稳定性是实用的先决条件，但许多MOFs不具有良好的热稳定性或水解稳定性。此外，湿度也会降低吸附性能。
在这里，青岛大学化学化工学院青年教师何涛副教授报道了一个稳定的MOF吸附剂家族，由晶体工程指导，有效地去除空气中的苯，即使在百万分之一的水平。这些金属-双吡唑酸框架，这里指定为BUT-53到BUT-58(BUT=北京工业大学)，由Co2+或Zn2+离子和双吡唑酸(双吡唑酸)配体构成，具有相似的框架结构，但孔径和化学性质不同。相关成果以“Traceremovalofbenzenevapourusingdouble-walledmetal–dipyrazolateframeworks”为题，在国际顶级期刊NatureMaterials（Nat.Mater.,,DOI:10./s---x）上发表，期刊影响因子43.。何涛副教授为成果第一作者，青岛大学为共同完成单位。
图1.BUT-53~BUT-58的构筑策略及苯吸附性能研究。
该研究构筑一系列双壁吡唑多孔材料，实现了对空气中ppm级浓度苯蒸气的高效捕获（如图1）。通过调控孔尺寸和孔环境，客体分子与框架之间产生了多重非共价相互作用，这是能实现选择性吸附痕量苯的关键，也是具有高吸附量和长突破时间的优势。即使在潮湿条件下，这类材料也具备了去除空气中痕量苯的能力，有望用于空气净化与环境修复等
图2-双壁金属-双吡唑框架的示意图
本文报道了一类双壁金属-双吡唑酸框架，BUT-53到BUT-58，在k,2.47-3.28mmolg?1，10Pa时表现出对苯的高效吸收。金属有机框架Co(BDP)(H2BDP=1,4-二(1h-吡唑-4-基)苯)的超分子异构体BUT-55捕获了微量的苯，产生了苯含量低于可接受限度的空气流。此外，BUT-55可以在温和的加热下再生。对BUT-55性能的了解来自苯负载相的晶体结构(C6H6
BUT-55)和密度泛函理论计算，揭示了C-H···X相互作用驱动苯的紧密结合。结果表明，BUT-55是一种可循环利用的物理吸附剂，对苯表现出很高的亲和力和吸附能力，使其成为苯污染气体混合物环境修复的候选者。论文链接：
