在全球炼油业里，从原油蒸馏到裂解分离，这两道工序可是最核心也最费电的环节。算下来，全世界每天得处理掉超过1亿桶原油，光分馏这一项每年就得消耗掉1100 TWh的电力，差不多占了全球能源总消耗的1%。以前搞蒸馏分离主要靠沸点不同，这样不但费电，而且在裂解后想把那些结构很接近的分子分开，效率特别低。大家都觉得膜分离是个能替代这种高能耗做法的好路子。跟用热气吹不同，膜技术能在比较温和的条件下把分子筛开，理论上每年能省出23 TWh的电。不过石油里头的东西特别复杂，从C6到C16甚至更高碳数的分子，个头相差不大，对膜的孔道提出了很大挑战。既要把孔径调得大一点好区分不同馏分，又要能精细到亚纳米级别去区分那些大小相近的分子。怎么能把宽范围的调节和精确分辨都兼顾好呢？这是个大难题。 厦门大学的翁建和徐俊教授团队想出了个办法。他们给MOF材料设计了个“双模式孔径调控”策略，靠功能基团的大小和空间的形状配合起来用，把大范围调节和亚纳米级的动态精调给统一了。团队搞了个Azo-UiO-66系列的MOF材料，往里面塞了不同长短的偶氮苯侧链（L1–L4）。这么一来：一方面能大范围地把孔径从0.41纳米调到0.68纳米，刚好把C6到C16这些关键分子都给覆盖住了；另一方面，利用偶氮苯光照下能变trans–cis的这个特性，还能实现0.01到0.04纳米这种精细的小范围变化。 这个做法实际上是把静态设计和动态光响应给结合在了一起。先通过改变基团长度把大类别分开（比如轻质和中质油），再用光来控制形状去精准区分结构接近的分子（比如区分C6H14和C9H20）。实验的时候用了四种支链烷烃来试效果，发现膜能形成一个很稳定的“碳原子数依赖渗透梯度”。经过四级连续分离循环后，C6H14的纯度从25%猛增到了92.2%，真正做到了按顺序分级。更厉害的是这种膜在非极性有机液体里很稳定，光响应的能力也没丢。 这工作对石油分离和材料设计都有挺大意思。能源方面就是能用精确的孔道来代替一部分热蒸馏，能省下不少电；材料设计上也是个突破，第一次把功能基团的尺寸和光控的形状变化结合起来用；而且分子级的筛分能力特别强；以后这种调控策略还能用来做二维材料的稳定性研究。