半导体制造所需的高纯全氟丙烷与全氟丙烯因分子尺寸与理化性质高度相近，工业深冷精馏分离能耗高、设备投入大，传统吸附材料难以兼顾吸附容量与分离选择性，同时氟代电子特气的高压存储存在安全与环保隐患，亟需可在温和条件下实现高效存储、可控释放与高纯分离的多孔材料与孔结构调控策略。

南京大学张照强团队通过亚埃级孔道精准调控设计出系列 MFU-4 型金属有机框架，突破性实现半导体用氟代电子特气的高效存储与电子级纯化，为芯片制造关键气体处理提供了低能耗、高性能的全新解决方案。相关研究成果发表于国际顶级期刊《Advanced  Materials》(IF 26.8)。

研究团队以 MFU-4 型金属有机框架为平台，通过调控配体长度、金属中心与末端官能团，在亚埃尺度精细修饰孔道结构，制备出 Co-MFU-4L、Co-MFU-4、Co-MFU-4-F 等系列钴基材料，粉末 X 射线衍射结果确认所有材料保持纯相与典型拓扑结构（图 1）。框架由五核次级结构单元与三唑类配体连接形成三维立方网络，通过金属与阴离子尺寸实现孔窗口精准调控，Co-MFU-4L 拥有直径 21.9 Å 的笼状空腔与 9.4 Å 的孔窗口，Co-MFU-4 孔窗口收缩至 4.6 Å，空腔直径为 15.3 Å，氮气吸附测试显示 Co-MFU-4L-F 比表面积达 3413.52 m² g⁻¹，孔体积 1.47 cm³ g⁻¹，材料在 pH 3 至 12 的溶液与 450 ℃以下条件均保持结构稳定。

单组分吸附测试表明，Co-MFU-4L 在 298 K 与 100 kPa 下对全氟丙烯吸附量达 219.7 cm³ g⁻¹，全氟丙烷吸附量为 164.3 cm³ g⁻¹，吸附脱附曲线高度重合，真空再生效率达 97%，对六氟乙烷与三氟乙烷等氟代气体同样具备高吸附量与易脱附特性（图 2a-2d）。Co-MFU-4 因孔道限域效应展现分子筛分行为，100 kPa 下全氟丙烯吸附量 91.2 cm³ g⁻¹，全氟丙烷几乎不吸附，10 kPa 下全氟丙烯吸附量仍达 78.3 cm³ g⁻¹，吸附分离电位 28.22 mmol g⁻¹，远优于现有材料（图 2e-2i）。Co-MFU-4-F 通过氟取代实现动力学筛分，全氟丙烯与全氟丙烷扩散速率常数差异显著，动力学选择性达 60.6。

分子模拟与原位红外光谱揭示吸附作用机制，全氟丙烯与全氟丙烷主要吸附在配体芳环之间，通过氟与芳环氢的静电相互作用结合，Co-MFU-4 中更多的相互作用位点带来更强主客体作用（图 3）。动态穿透实验显示，Co-MFU-4L 对两组分气体共吸附无法实现高纯分离，Co-MFU-4可将 1/99 的全氟丙烯/全氟丙烷混合物一步纯化，电子级全氟丙烷产率达 3.3 L g⁻¹，连续 5 次循环分离性能无衰减，Co-MFU-4-F 也可实现高效动态分离（图 4a-4f）。

该研究通过亚埃级孔道工程精准调控 MFU-4 型金属有机框架的孔窗口与空腔环境，构建出兼具超高容量存储、分子筛分与动力学筛分功能的钴基材料体系，在温和条件下实现氟代丙烯与丙烷的高效存储、可控释放及电子级高纯分离，建立了清晰的孔结构与性能关联，为半导体氟代电子特气的绿色高效处理提供了全新材料方案与设计指导。