在國際上..利用三種(zhǒng)金屬(shǔ)有機(jī)框(kuàng)架(jià)材料協(xié)同(tóng)吸附(fù)，實現了在(zài)四組份混合氣體條(tiáo)件下(xià)，一步(bù)分離制備(bèi)高純度乙(yǐ)烯，西工大“85後”陳(chén)凱傑(jié)教(jiāo)授團隊(duì)這項研究成果(guǒ)為(wéi)複雜工業分(fèn)離體系(xì)下綠色(sè)低能耗工(gōng)藝的(de)研發提(tí)供一種(zhǒng)全新(xīn)的設計思(sī)路。10月11日(rì)，該研究(jiū)成果在《科學（science）》雜(zá)志上發表(biǎo)。

乙烯的高純制備在(zài)初級(jí)化工原料生産(chǎn)中有着舉(jǔ)足輕重的(de)作用(yòng)，傳統的乙烯分(fèn)離方法步驟繁多、成本較(jiào)高且能(néng)耗高。如何用(yòng)更加(jiā)節能高效的方式(shì)，實現乙(yǐ)烯的分離(lí)和純(chún)化？

“想要實現乙(yǐ)烯(xī)的一步分離(lí)制備，就要使特(tè)定的‘多孔mof材料(liào)’選擇性地同時(shí)捕獲其他三種(zhǒng)氣體，隻有乙烯不被(bèi)吸附，從而(ér)單獨分離出來。這樣的道理非(fēi)常簡(jiǎn)單，實(shí)踐起(qǐ)來卻絕非易事(shì)。”陳凱傑教授(shòu)說(shuō)。

提到“多(duō)孔(kǒng)材料”，我們會聯(lián)想到(dào)生活中常見的海(hǎi)綿。不過陳凱(kǎi)傑團隊所(suǒ)使用(yòng)的“多孔材料”是金屬(shǔ)-有(yǒu)機框架材料，即由金屬(shǔ)離子(zǐ)和有機小(xiǎo)分子通過配位(wèi)鍵連接(jiē)形成的(de)原子(zǐ)三維有序排布(bù)的多孔晶體材料。該類材(cái)料中孔道(dào)大小(xiǎo)通常小于2 納米(mǐ)。事實(shí)上(shàng)，乙烯的(de)分子(zǐ)尺寸在四(sì)種氣(qì)體中并不(bú)是.大或.小，從(cóng)分(fèn)子尺寸角(jiǎo)度想(xiǎng)到的“分(fèn)子(zǐ)篩”辦(bàn)法行(háng)不(bú)通(tōng)。從分(fèn)子作用力(lì)的角(jiǎo)度思考(kǎo)，如果乙(yǐ)烯分(fèn)子的四極矩在四(sì)種氣體(tǐ)中.大或(huò).小，就傾向于(yú)和多孔材(cái)料之間形成.強(qiáng)或.弱的吸(xī)附力(lì)，也是一個(gè)分離(lí)乙烯的思路，但(dàn)乙(yǐ)烯(xī)的分子四極矩(jǔ)恰恰也處(chù)于中間。

“正(zhèng)因為(wéi)乙烯(xī)分(fèn)子四極(jí)矩和尺(chǐ)寸(cùn)都居中的特性，以往(wǎng)的研究大多都聚焦在兩種氣(qì)體中分(fèn)離(lí)乙烯(xī)，極少(shǎo)數(shù)研究實(shí)現了三種氣體(tǐ)中的乙(yǐ)烯(xī)提純(chún)。因為每增(zēng)加一種氣(qì)體，想要一(yī)步分(fèn)離制備乙(yǐ)烯的難度就大(dà)得多。”談到當初(chū)的研究設想時(shí)，陳凱(kǎi)傑(jié)教授說(shuō)：“如果使用(yòng)一種(zhǒng)材料無法一步(bù)将乙烯從四種(zhǒng)氣體中過(guò)濾出(chū)來，那麼能否使用對(duì)特定(dìng)氣體(tǐ)有(yǒu).強(qiáng)吸附力的(de)三種(zhǒng)材料(liào)，分别來捕(bǔ)獲(huò)掉乙炔(quē)、乙烷(wán)、二氧化碳？隻要(yào)乙烯在這(zhè)三(sān)種材料中都(dōu)不被吸(xī)附，那麼(me)乙烯就(jiù)會(huì).先從吸附(fù)柱(zhù)末端流(liú)出富集。”

這個“腦(nǎo)洞大開”的想法(fǎ).終成為了現實(shí)。陳凱(kǎi)傑團隊通(tōng)過長時(shí)間的探(tàn)索與驗證，終于(yú)選定了三(sān)種具(jù)有特(tè)異性孔(kǒng)道(dào)結構的mof材料。每種材料(liào)都能優(yōu)先吸附自己“喜(xǐ)歡(huān)”的(de)一種氣體(tǐ)。這樣再把這(zhè)三(sān)種吸(xī)附材料以(yǐ)串聯的形式裝(zhuāng)填進(jìn)單一吸附柱中(zhōng)，并.終(zhōng)實現(xiàn)了乙烯的一步(bù)分離純化。這種串聯(lián)式(shì)的吸附柱裝(zhuāng)填方式，相(xiàng)較于串(chuàn)聯(lián)排布(bù)三個吸附柱，有(yǒu)望在(zài)未來(lái)的工(gōng)業應用(yòng)中(zhōng)大大降低(dī)分離裝置的(de)尺(chǐ)寸和樣品(pǐn)活化(huà)程序(xù)。

這(zhè)位(wèi)在國際..學(xué)術期(qī)刊上發表論文(wén)的西(xī)工大青年(nián)教師(shī)陳凱(kǎi)傑，是(shì)一名1986年出生(shēng)的(de)年輕教授。談及(jí)未來的規(guī)劃，陳凱傑(jié)教授希望(wàng)将這項研究拓(tuò)展到能源化工(gōng)領域(yù)内其它多(duō)種能源(yuán)化工原(yuán)料單體的(de)分離(lí)純化工藝中。同(tóng)時，也要努力實現材料的(de)低成本化，模拟更加複雜(zá)的工(gōng)業分(fèn)離體系，讓(ràng)成果(guǒ)有機會從實驗(yàn)室走出來，更好(hǎo)地服務(wù)于(yú)現實生活(huó)。

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