자일렌 이성질체 분리는 p-자일렌(PX), m-자일렌(MX), o-자일렌(OX), 에틸벤젠(EB)의 물성이 거의 동일하다는 점 때문에 오랫동안 어려운 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 측방향 채널을 차단하고 타원형 창(3.2 × 6.7 Å 2 )을 통해 분자 수송을 유도하는 원통형 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥테인(DABCO) 필라를 포함하는 합리적으로 설계된 기둥-층상 금속-유기 골격체(MOF)인 Ni-HDB를 보고한다. 이러한 개구부는 PX 및 EB의 치수와 밀접하게 일치하여 동역학적 체질(kinetic sieving)이 가능해진다. 그 결과, Ni-HDB는 PX 및 EB에 대해 높은 선택성을 보이고, MX에 대해서는 중간 수준의 선택성을 나타내며, 실온 조건에서 OX를 배제한다. Ni-HDB는 액상 선택성 측면에서 EB/OX(1943), PX/OX(951), MX/OX(158)에 대해 기록적인 성능을 달성함과 동시에 높은 PX 및 MX 흡착 용량을 나타낸다. 이소레티큘러(isoreticular) 유사체와의 비교 연구는 DABCO에 의해 유도되는 감금(confinement)이 크기 기반 선택성 향상의 핵심임을 확인한다. 밀도범함수이론(DFT) 계산은 PX 및 EB에 대한 동역학적 선호, MX에 대한 열역학적 유리함, 그리고 OX의 배제를 시사한다. 또한 Ni-HDB는 우수한 열적 및 구조적 안정성을 보이며 10회 사이클 동안 성능 저하가 없다. 이러한 결과는 MOF에서 채널 기하학의 중요성을 부각하며, 에너지 효율적인 탄화수소 분리를 위한 차세대 흡착제 개발을 뒷받침하는 틀을 제공한다.
*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.