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南开学者在气体吸附分离领域研究取得突破性进展
来源: 南开大学新闻网发稿时间:2020-05-29 17:53

  

Ni@FAU分子筛上乙炔分子吸附构型

  南开新闻网讯(记者 马超)南开大学材料科学与工程学院和英国曼彻斯特大学、中科院大连化学物理研究所以及英国卢瑟福·阿普尔顿实验室、美国橡树岭国家实验室等科研机构合作,在气体吸附分离领域取得重要研究进展,相关成果“分子筛孔道内调控实现化学选择性炔烃/烯烃分离”于5月29日发表于《科学》(Science)杂志。南开大学为第一完成单位,南开大学李兰冬研究员、曼彻斯特大学杨四海博士为共同通讯作者。

  以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是化学工业的最基本原料,全球产能接近4亿吨/年,主要用于生产合成纤维、橡胶、塑料等重要化学品。低碳烯烃生产过程会引入少量炔烃杂质,对其聚合与后续加工产生极大影响。对低碳烯烃的提纯是现今世界上规模最大、最重要的化学分离工艺。以金属有机框架材料为代表的多孔吸附材料可选择性吸附炔烃从而实现炔烃/烯烃分离,有望替代当前昂贵繁琐的选择加氢除炔工艺。然而,基于炔烃/烯烃气体分子与多孔吸附材料间复杂相互作用的吸附分离过程很难兼具高的吸附容量与分离选择性,成为本领域研究的挑战。而多孔吸附材料自身的循环稳定性与成本将进一步制约其工业应用。

  针对上述问题,研究人员从廉价易得的材料入手,设计构筑分子筛限域配位不饱和中心,实现了化学选择性炔烃/烯烃吸附分离,并提出基于化学键的吸附分离新策略。这一策略可从根本上解决吸附容量与分离选择性难以兼顾的问题,并具有方法学上的普适性。此项研究提出了基于化学键的炔烃/烯烃分离新策略,有望推动分子筛材料在相关工业吸附分离过程中的应用;通过先进谱学技术从分子、团簇、表界面多层次揭示小分子在限域空间内的特异性化学行为,可为吸附催化材料的设计开发提供新的思路。

  相关工作得到了国家自然科学基金、南开大学百名青年学科带头人培养计划等项目支持。

  论文链接: https://science.sciencemag.org/content/368/6494/1002

编辑:韦承金

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