在國(guó)際上..利用(yòng)三種(zhǒng)金屬有機(jī)框架(jià)材(cái)料協同吸附，實現了在四組(zǔ)份混合氣體條件下，一(yī)步分離(lí)制備高(gāo)純(chún)度乙(yǐ)烯，西工大“85後”陳(chén)凱傑教授團隊(duì)這項(xiàng)研究(jiū)成果(guǒ)為複雜(zá)工業分離體系下綠色(sè)低(dī)能(néng)耗工藝的(de)研發提(tí)供一種全新(xīn)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(xī)的高純制備(bèi)在初級(jí)化工(gōng)原料(liào)生産中(zhōng)有(yǒu)着舉足輕(qīng)重的作用(yòng)，傳統的乙烯分(fèn)離方法(fǎ)步驟繁(fán)多、成本較高且能耗(hào)高(gāo)。如何用更加節能高效(xiào)的方(fāng)式，實現乙(yǐ)烯的分離和純(chún)化？

“想要(yào)實現乙(yǐ)烯的(de)一步分離制備(bèi)，就要使特(tè)定的‘多孔mof材料(liào)’選擇(zé)性地(dì)同時(shí)捕獲其(qí)他(tā)三種(zhǒng)氣體，隻(zhī)有乙烯(xī)不被吸附，從而(ér)單獨分離(lí)出來(lái)。這樣的道理非常簡(jiǎn)單，實(shí)踐起(qǐ)來卻絕(jué)非易事。”陳凱傑教授說(shuō)。

提到“多(duō)孔(kǒng)材料”，我們會聯想(xiǎng)到(dào)生活(huó)中常(cháng)見的海綿。不過(guò)陳凱(kǎi)傑團隊所(suǒ)使用(yòng)的“多孔(kǒng)材料”是(shì)金屬-有(yǒu)機框(kuàng)架(jià)材料(liào)，即(jí)由金屬(shǔ)離子和有(yǒu)機小(xiǎo)分子通過配位鍵(jiàn)連接形成的(de)原子三(sān)維有序(xù)排布的多孔晶體材(cái)料。該類材(cái)料中(zhōng)孔(kǒng)道大小通常(cháng)小(xiǎo)于2 納米(mǐ)。事實上，乙烯(xī)的分子尺寸(cùn)在四(sì)種氣體中并不是.大(dà)或.小，從分(fèn)子(zǐ)尺(chǐ)寸角(jiǎo)度想到的“分(fèn)子篩(shāi)”辦(bàn)法行(háng)不通。從分子作用(yòng)力的角(jiǎo)度思(sī)考，如果乙烯分子的四極(jí)矩在(zài)四種(zhǒng)氣(qì)體(tǐ)中.大或.小(xiǎo)，就傾向于和(hé)多孔材料之間(jiān)形成.強(qiáng)或(huò).弱的(de)吸(xī)附力(lì)，也是一個分離(lí)乙烯的(de)思路，但(dàn)乙烯(xī)的分子四(sì)極矩(jǔ)恰恰(qià)也處(chù)于中間。

“正因為(wéi)乙烯分子四極矩和尺(chǐ)寸都居中的特(tè)性(xìng)，以往的研究大多都(dōu)聚焦在(zài)兩種氣(qì)體中(zhōng)分離乙(yǐ)烯(xī)，極少數研究實現了三(sān)種氣體(tǐ)中的(de)乙烯(xī)提純(chún)。因為(wéi)每增加一(yī)種氣體，想要一(yī)步分離制備乙(yǐ)烯的難(nán)度(dù)就大(dà)得多(duō)。”談到當初(chū)的(de)研究設想時(shí)，陳凱傑教授(shòu)說(shuō)：“如果使用(yòng)一種(zhǒng)材料無法一步(bù)将乙(yǐ)烯(xī)從(cóng)四種(zhǒng)氣體中過(guò)濾出(chū)來，那麼能(néng)否(fǒu)使(shǐ)用對(duì)特定(dìng)氣體(tǐ)有.強吸附(fù)力的(de)三種(zhǒng)材料，分别(bié)來捕(bǔ)獲掉乙炔(quē)、乙烷(wán)、二氧化碳(tàn)？隻要乙烯(xī)在這(zhè)三種材料中都(dōu)不被(bèi)吸附，那麼乙烯(xī)就會.先從(cóng)吸附柱末端流出富(fù)集。”

這個“腦(nǎo)洞大開(kāi)”的想法(fǎ).終成(chéng)為了現實(shí)。陳凱傑團隊通(tōng)過長(zhǎng)時間的探(tàn)索與(yǔ)驗證(zhèng)，終于選定了三種具(jù)有特異性孔道結構的(de)mof材料。每(měi)種材(cái)料都能優先吸(xī)附自(zì)己“喜(xǐ)歡”的(de)一(yī)種氣體。這樣再把這三(sān)種(zhǒng)吸(xī)附材(cái)料以(yǐ)串聯的形式裝填進(jìn)單一(yī)吸附(fù)柱中，并(bìng).終實現(xiàn)了乙(yǐ)烯的(de)一步(bù)分(fèn)離(lí)純化(huà)。這種(zhǒng)串聯式的(de)吸附柱裝(zhuāng)填方式，相(xiàng)較于(yú)串聯排布三個吸附(fù)柱，有(yǒu)望在未(wèi)來(lái)的工業應用中大(dà)大降低分離裝置的尺(chǐ)寸和樣品活化程序。

這位在國際..學術期(qī)刊上發表(biǎo)論文(wén)的西(xī)工大青年(nián)教師(shī)陳凱(kǎi)傑，是一名(míng)1986年出生的年輕(qīng)教(jiāo)授(shòu)。談及(jí)未來的規劃，陳(chén)凱傑教(jiāo)授希望(wàng)将這項研究拓(tuò)展到(dào)能源(yuán)化工(gōng)領域(yù)内其它多(duō)種能源化工原(yuán)料單體的分離純化工藝(yì)中。同時，也(yě)要努力實(shí)現材料的低成(chéng)本化(huà)，模拟更加(jiā)複雜的工(gōng)業分(fèn)離體(tǐ)系，讓成果(guǒ)有機(jī)會(huì)從(cóng)實驗室走出來，更好(hǎo)地服務于(yú)現實(shí)生活。

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