低碳烃(C1-C4)是生产各种高分子材料和有机中间体的重要工业原材料,通常来源于石油裂解气和烷烃重整,而得到的粗产物通常是几种低碳烃和各种杂质组成的混合物。而生产各种化工产品时需要较高纯度的原料,如在生产聚乙烯时,微量的乙炔即可使催化剂中毒,从而失效。所以为了获得高纯度低碳烃原料,有利于下一步生产,需要对粗产物进行分离纯化。传统上,深冷蒸馏和吸收法是主要的分离方法,而这些方法需要的设备规模大,能耗高,因此需要开发新的分离技术,用以降低能耗。吸附分离法是利用吸附对不同气体的差异性吸附进而达到分离的目的,被认为是一种非常有希望替代传统分离方式的方法。而其中最重要的是吸附剂的开发,金属-有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)是一类有机无机杂化多孔材料,其具有可调孔径和可调功能位点等特点,这些特点使其在气体吸附分离领域被广泛研究。通常吸附剂的吸附量和选择性不能兼具,限制吸附分离法的进一步研究。针对此问题,本文主要工作为寻找选择性和吸附量兼具的材料,为下一步研究奠定基础。主要研究内容为:(1)设计合成了 L1和L2两种有机配体,并通过与金属离子的溶剂热反应,成功制备了四种具有较大孔径的MOF-74同构物。并通过高精度粉末X射线衍射数据和理论计算确定了其结构,并通过XRD,BET和TG对其进行了表征。针对Ni-L 1和Ni-L2两种MOFs,进行了气体吸附脱附实验,研究其对C2H2/CO2和C2H2/C2H4的吸附分离能力,计算表明Ni-L1对两者的选择性为12和4.5,Ni-L2对两者的选择性分别为6.2和1.7,表明其都具有良好的分离性能。同时也研究了对其它气体的吸附分离能力,并分析了其具有吸附分离能力的原因。(2)NTU-9是含有大量极性氧原子的钛基MOF,大量的极性氧原子为气体分离提供了丰富的功能位点。采用溶剂热法成功制备了 NTU-9,并通过XRD,BET和TG对其进行结构表征。随后进行了气体吸附脱附实验,研究其对C2H2/CO2,C2H2/C2H4的吸附分离能力,计算得到其理论选择性分别为3.5和2.2。与其它具有相似选择性的C2H2/CO2分离MOFs相比,NTU-9具有较高的C2H2吸附量,为118 cm3/g,吸附热为30 kJ/mol。较高的吸附量和中等的吸附热使NTU-9具有良好的分离性能。随后研究了其水热稳定性,并分析了其具有吸附分离能力的原因。(3)Hofmann型MOFs是一类具有一维孔道和开放金属位点的MOFs,其孔径范围约4 A,处于理想的分离孔径范围,是一个理想的分离材料。通过室温搅拌即可快速制备FeNi,FePt和FePd三种Hofmann型MOFs材料,通过XRD和BET确定了其结构,比表面积和孔径结构。并通过气体吸附脱附实验研究了其C2H2/CO2分离性能,通过计算其理论选择性和吸附热,衡量了其分离能力。其中FeNi具有最高的C2H2/CO2分离选择性为24,超过大多数MOFs,并且其吸附量为133 cm3/cm3,同样超过大多数MOFs,达成了吸附量和选择性的均衡,树立了新的分离基准。随后对FeNi进行了理论计算和中子粉末衍射实验,研究表明正是在适当的孔径和功能位点的协同作用下,FeNi才具有较高的分离性能。