在國(guó)際上..利(lì)用三種金屬有機框架材料協(xié)同吸附，實現了在四組(zǔ)份混合氣體(tǐ)條件下，一步分離制備高純(chún)度乙烯，西工大“85後”陳凱傑教授團隊這項研究成果為複雜工業分離體系下綠色低能耗工藝(yì)的研發提供一種全新的設計思路。10月11日，該研究(jiū)成果在《科(kē)學（Science）》雜志上發表。

乙烯的高純制備在初級化工原料(liào)生産中有(yǒu)着舉足輕重的作(zuò)用，傳統的乙烯分離方(fāng)法步驟繁(fán)多、成本較高且能耗高。如何用更加節能高效的方式(shì)，實(shí)現乙烯的(de)分離和純化？

“想要實現乙烯的一步分(fèn)離(lí)制備，就要使特定的‘多孔MOF材料(liào)’選擇(zé)性地同時(shí)捕獲其他三種(zhǒng)氣(qì)體，隻有乙烯不被吸附(fù)，從而單獨分離出來(lái)。這樣的道理非常簡(jiǎn)單，實踐起(qǐ)來卻絕非易事。”陳凱傑教授說。

提到“多孔材(cái)料”，我們會聯想(xiǎng)到生活中常見的海綿。不過陳(chén)凱(kǎi)傑團隊所使用的“多(duō)孔(kǒng)材料”是金(jīn)屬-有機框架材料，即(jí)由金屬離子(zǐ)和有機小分子通過配位(wèi)鍵(jiàn)連接形成的原子三維有序(xù)排布的多孔晶體材料。該(gāi)類材料中孔道大(dà)小通常小于2 納米(mǐ)。事實上，乙(yǐ)烯的分子尺寸在四(sì)種氣體中并不是.大或.小，從分子尺寸角度想到的(de)“分子篩”辦法行不通。從分(fèn)子作用力的角(jiǎo)度思考，如果乙烯分(fèn)子的四極矩在(zài)四種氣體中.大或.小(xiǎo)，就(jiù)傾(qīng)向于和多孔(kǒng)材料之間形成.強(qiáng)或.弱的吸附力，也是一個分離(lí)乙烯的思路，但乙烯的分子四(sì)極矩恰恰(qià)也處于中間。

“正因為乙烯分(fèn)子四(sì)極矩和尺寸都居中的特性，以往的研究大多都聚焦在兩種氣體中分離乙烯，極少(shǎo)數研究實(shí)現了三種氣體中的乙烯提純。因為(wéi)每增加一種氣(qì)體，想要一步分離制備乙(yǐ)烯的難度就大得多。”談到當初的研究設(shè)想時(shí)，陳凱傑教授說(shuō)：“如果使用一種材料(liào)無法一(yī)步将乙烯從四種氣體中過濾出來，那麼能否使用對特定氣體(tǐ)有.強吸附力(lì)的三種材(cái)料(liào)，分别來捕獲掉(diào)乙炔、乙烷、二氧化碳？隻要乙(yǐ)烯(xī)在這三種材料中都不被吸附(fù)，那麼(me)乙烯就會.先從吸(xī)附(fù)柱末端流出富集。”

這個“腦洞大開”的想法.終成為了現實。陳凱傑團隊通過長時間的探(tàn)索與驗證，終于選定了三種具有特(tè)異性(xìng)孔道結構的MOF材料。每(měi)種材料都(dōu)能優先吸附自己“喜(xǐ)歡”的一種氣體(tǐ)。這樣再把這(zhè)三種吸附材料以串聯(lián)的形式裝(zhuāng)填進單一吸附柱中，并.終實現了乙烯的一步分離純化。這種串聯(lián)式的吸附柱裝填方式，相(xiàng)較于串聯排布三個吸附柱，有望在未來(lái)的工業應用中大(dà)大(dà)降低分離裝(zhuāng)置(zhì)的尺寸和樣品(pǐn)活(huó)化程序(xù)。

這位(wèi)在國(guó)際..學術期刊上發表論文(wén)的西工大青年教師陳(chén)凱傑(jié)，是一名1986年出生的(de)年輕教授。談及未(wèi)來的規劃，陳凱傑(jié)教授希望将這項研(yán)究拓(tuò)展到能源(yuán)化工領域内其它(tā)多(duō)種能源化(huà)工原料單體的分離(lí)純(chún)化工藝中。同時，也(yě)要努力實現(xiàn)材料(liào)的低成本化，模拟更加複雜(zá)的工業分離體系，讓成(chéng)果有機會(huì)從實驗室走出來，更好地服務于現實生活。

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