Новый пористый материал позволяет эффективно разделять ксилол при комнатной температуре

Схематическое изображение, иллюстрирующее ограничение каналов с помощью жестких цилиндрических опор в каркасе MOF, что обеспечивает молекулярное просеивание через эллиптические окна и предлагает план для разделения изомеров ксилола в обычных условиях. Автор: Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202512244

Исследователи из UNIST и Университета Ханьян разработали новый пористый материал, способный разделять изомеры ксилола с высокой чистотой при комнатной температуре. Этот прорыв обещает значительно снизить энергопотребление и сложность процессов в нефтехимической переработке.

Их результаты были опубликованы в онлайн-версии журнала Angewandte Chemie International Edition.

Ксилол, ключевое сырье, используемое в производстве пластиковых бутылок, синтетических волокон и парфюмерии, существует в виде трех изомеров — орто-, мета- и пара-ксилола, каждый из которых имеет свое применение. Эти изомеры, наряду с этилбензолом, обычно производятся в виде смеси в нефтехимических процессах, что требует энергоемких этапов разделения при высокой температуре и давлении.

Исследовательской группе удалось разработать пористый металло-органический каркас (MOF), который селективно захватывает и разделяет эти изомеры в обычных условиях.

В отличие от обычных MOF, которые имеют открытые каналы с нескольких сторон, эта инновационная конструкция имеет заблокированные боковые поры и открытые вертикальные каналы. Такая структура была достигнута за счет внедрения крупной органической молекулы под названием DABCO в никелевую основу.

Эта конфигурация функционирует как молекулярное сито: изогнутая форма орто-ксилола эффективно отфильтровывается на входе, в то время как удлиненные молекулы пара-ксилола и этилбензола могут проходить через него и адсорбироваться во внутренних порах.

Этот специально разработанный MOF продемонстрировал до 268 раз более высокую селективность по отношению к орто-ксилолу по сравнению с существующими материалами, при этом производительность сохранялась в течение нескольких циклов повторного использования. Такая высокая селективность при комнатной температуре представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными методами разделения при высоких температурах.

Профессор Лах пояснил: «Наш новый материал может спонтанно разделять определенные изомеры ксилола в обычных условиях, преодолевая ограничения процессов, требующих высоких температур и давления. Эта инновация может привести к созданию более энергоэффективных и экологически чистых методов нефтехимического разделения, способствуя устойчивым промышленным практикам».

Исследование было проведено Сонхваном Ли, Амитошем Шармой и Джэ Хёком Ли, которые выступили в качестве первых авторов.

Больше информации: Seonghwan Lee et al, Highly Selective Adsorption of Para‐Xylene, Ethylbenzene, and Explicit Exclusion of Ortho‐Xylene from Xylene Isomers Using a Pillar‐Layered MOF with Tuned Pore Channels, Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202512244

Источник: Ulsan National Institute of Science and Technology

ИИ: В 2025 году такие разработки особенно актуальны на фоне глобальных усилий по декарбонизации промышленности. Технология, позволяющая отказаться от энергоемких процессов, — это именно то, что нужно для более экологичного будущего.