矛盾無處不在，矛盾無時不有！氣體分離，也不可避免地需要把握容量和選擇性之間的矛盾。選擇性的提高通常伴隨著吸附容量的降低，這阻礙了高選擇性、高吸收吸附劑的發展。由于其低能耗和溫和的操作條件，物理吸附為氣體儲存、分離和純化中已建立的能源密集型過程提供了新的解決方案。因此，開發低成本、高效的物理吸附劑對于氣體的吸附和分離至關重要。當前最緊迫的研究議題之一在于，開發用于 CO2捕集的低成本高效物理吸附劑，包括天然氣和沼氣升級（CO2/CH4分離），以及從燃燒后氣體中捕集CO2（CO2/N2分離）。然而，這些氣體分子的動力學直徑和物理化學性質極其相似，使得設計同時具有高吸收性和選擇性的穩定物理吸附劑困難重重。常規合成方法是將吸附劑材料制成粉末，通常通過加壓或使用粘合劑進行后成形，由此產生的孔堵塞或吸附位點的坍塌往往會降低吸附容量和速率。以分子篩為代表的有序微孔材料，是具有優異選擇性的物理吸附劑的重要代表。沸石（結晶鋁硅酸鹽）成本低，熱和水熱穩定，已作為催化劑和吸附劑大規模應用。但是，在參與 CO2 捕獲（3 至 4 ?）的氣體分子的動力學直徑內精確控制沸石孔隙孔徑仍具有挑戰性。雖然已經構建了幾種自成型沸石，但與傳統的粘合劑輔助后成型技術相比，它們的機械強度并不令人滿意。有鑒于此，南京工業大學王軍課題組（共同通訊）、浙江大學邢華斌課題組（共同通訊）、新加坡國立大學顏寧課題組（共同通訊）及其合作者報道了一種無模板水熱法合成一維通道的含鐵絲光沸石（Fe-MOR），具有無粘結劑自成型的特點。在沸石骨架中加入孤立的過渡金屬離子以生產雜原子沸石可以增加新的功能。通常，雜原子沸石的孔隙稍大，因為過渡金屬離子的尺寸比 Si 和 Al 的尺寸更大。研究人員將Fe 離子結合到 MOR 框架中，通過不尋常的“酸共水解途徑”制備 Fe-MOR，使 Fe 和 Si/Al 前驅體在初始凝膠階段緩慢共縮合以進行精細控制Fe 摻雜。該策略導致四面體 Fe 物質部分占據微通道，得到了精確變窄的微通道，從而實現獨特的分子篩分能力。在 CO2 捕獲中，Fe-MOR(n) 系列根據分子尺寸大小就能精準篩選 CO2、Ar、N2 和CH4，并表現出前所未有的 CO2 吸收和 CO2/Ar(N2, CH4) 選擇性和快速吸附動力學。研究表明，無論在干燥還是潮濕條件下，都能實現超高的 CO2 吸收和高效 CO2-N2分離。值得一提的是，這種沸石材料實現了超高的二氧化碳體積吸收量（在273和298 K、1 bar壓力下，每立方厘米材料分別吸收 293和219 cm3二氧化碳），創造了新的紀錄！此外，這種沸石材料極其穩定，可以自組裝形成整體材料，不需要進一步成型，可直接用于工業應用，簡化了操作程序，使制備成本和節能環保。穩定的可回收性、良好的防潮能力，為這種含鐵絲光沸石帶來了無限前景。Yu Zhou et al. Self-assemblediron-containing mordenite monolith for carbon dioxide sieving. Science 2021,373, 315-320.DOI: 10.1126/science.aax5776https://science.sciencemag.org/content/373/6552/315值得一提的是，南工大作為第一單位和通訊單位，今年已經在Science、Nature發表多篇重要成果，在此一并列出。
