北京大学深圳研究生院潘锋教授和李舜宁副研究员团队针对十二硼烷衍生物进行了系统性的第一性原理计算研究，提出了通过引入极性功能化基团以提升其CO₂吸附选择性的设计策略，为开发含硼烷的金属有机框架气体分离材料提供了新的思路。

气体分离在石油化工领域中起到了至关重要的作用，传统的热分离方式（即热驱动分馏过程）是目前主要的气体分离途径。为了进一步降低气体分离过程的能耗，一些新型的气体分离技术吸引了广泛的研究兴趣，其中之一是使用多孔材料来选择性吸附特定气体。金属有机框架材料（MOF），由于其可调节的孔径和化学性质，以及高比表面积和稳定性，在气体分离应用中展现出了巨大的潜力。最新的实验研究发现，以闭式-十二硼烷closo-[B₁₂H₁₂]²⁻作为结构单元的MOF材料可用于分离多种气体，如C₂H₂/CO₂、CH₄/C₂H₆等。在此基础上对十二硼烷的功能化基团设计，将有望进一步提升其对特定气体分子的吸附选择性，从而开发出更高性能的气体分离材料。

北京大学深圳研究生院潘锋教授和李舜宁副研究员团队应用第一性原理计算方法，研究了包括-CH₃、-C(CH₃)₃、-F、-Cl、-Br、-NH₂和-OH的一系列官能团对closo-[B₁₂H₁₂]²⁻电子结构的影响，并预测了这些衍生物对CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆、CO₂、N₂六种气体的吸附能力。计算结果表明，极性官能团-NH₂能显著提升气体混合物的分离选择性，尤其是对CO₂的捕获。其原因在于极性官能团能够将十二硼烷中原来处于离域状态的共轭π电子变得相对局域化，与氨基的亲核特性共同对CO₂中的C原子产生较强的吸附作用，从而导致与其他气体之间的吸附能差值增高。该研究展示了极性功能化基团对气体分子捕获能力的影响，为开发新型含硼烷的气体分离材料提供了重要的理论基础和设计思路。