精准的分子筛分是实现高效率气体分离过程的关键。金属有机框架(MOF)因其易于合成、化学性质可调、具有与气体分子尺度匹配的纳米通道等优点，在气体分子筛分中受到广泛关注。然而，配体旋转产生的柔性孔道往往使MOF材料在气体分子分离应用中选择性降低。例如，ZIF-8中的配体2-甲基咪唑(2-MIM)可以沿N⋯N轴旋转，产生较大的开孔范围，允许氢气小分子到较大的三甲苯分子扩散。

近日，华东理工大学徐至教授团队发展了一种全新的静电锚定策略，利用分子间静电作用锚定ZIF-8中配体的旋转，构建了刚性的传质通道，实现了CO₂/N₂的精准筛分。

DFT计算表明强静电负性分子会优先进入ZIF-8中的六元窗口与配体结合，锚定其旋转至68°。N₂吸附等温线表明分子静电锚定显著消除了ZIF-8中配体自由旋转产生的“呼吸效应”。XRD表明锚定后ZIF-8在11.1°产生新的衍射峰，对应配体旋转一致的取向锚定。由于锚定的强静电相互作用，配体锚定结构在压力下没有表现出再旋转倾向。孔径分布表明静电锚定构建了孔径为3.4 Å的规整孔道。

相比于原始的ZIF-8，静电锚定配体旋转其CO₂/N₂吸附选择性从14提高到330以上。相应的理论计算和石英晶体微天平(QCM)吸附测试验证了锚定窗口对N₂的排斥作用。除了吸附分离应用之外，进一步测试了膜分离应用。相比于ZIF-8复合膜，得益于锚定窗口对N₂的排斥作用，配体锚定复合膜的选择性提高了2倍以上。此外，锚定分子增强了聚合物与MOF的相互作用，提高了界面相容性，减少了聚合物对MOF孔道的堵塞，提高了MOF孔道的利用效率。配体旋转锚定的ZIF-8复合膜的CO₂/N₂分离性能超过了2019年的分离上限。

在该工作中，徐至教授团队首次通过静电锚定策略改善了ZIF-8配体旋转柔性带来的分离选择性降低，实现了CO₂/N₂分离应用性能的显著提高。该策略为克服框架柔性，实现分子的精准分离提供了新的思路。