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我國學者在炔烴/烯烴分離方面取得進展
2020年06月12日 10:29:17
來源：化學科學部 點擊量：4182
在國家自然科學基金項目(批準號：21722303,、21421001、21688102)等資助下,，南開大學李蘭冬團隊聯(lián)合曼徹斯特大學楊四海團隊,、中科院大連化學物理研究所江凌團隊以及英國盧瑟福?阿普爾頓實驗室和美國橡樹嶺國家實驗室的合作者，設計并構(gòu)筑分子篩限域配位不飽和中心,，實現(xiàn)了化學選擇性炔烴/烯烴吸附分離,。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】 在國家自然科學基金項目(批準號：21722303、21421001,、21688102)等資助下,，南開大學李蘭冬團隊聯(lián)合曼徹斯特大學楊四海團隊、中科院大連化學物理研究所江凌團隊以及英國盧瑟福·阿普爾頓實驗室和美國橡樹嶺國家實驗室的合作者,，設計并構(gòu)筑分子篩限域配位不飽和中心,，實現(xiàn)了化學選擇性炔烴/烯烴吸附分離,。研究成果以“分子篩孔道內(nèi)調(diào)控實現(xiàn)化學選擇性炔烴/烯烴分離(Control of zeolite pore interior for chemoselective alkyne/olefin separations)”為題，于2020年5月29日在《科學》(Science)上在線發(fā)表,。
低碳烯烴是化學工業(yè)重要的基本原料,，每年產(chǎn)能接近4億噸。在其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的少量炔烴雜質(zhì),，會對其聚合與后續(xù)加工產(chǎn)生極大影響,。當前工業(yè)上采用復雜且高耗能的選擇加氫除炔工藝。雖然以金屬有機框架材料為代表的多孔吸附材料可選擇性吸附炔烴,，從而實現(xiàn)炔烴/烯烴分離,，但仍存在高的吸附容量與分離選擇性難以兼具等問題，從而制約其工業(yè)應用,。
針對上述問題,，研究人員設計并構(gòu)筑了八面沸石(FAU)限域配位不飽和中心(Ni、Cu,、Zn),，因其與炔烴分子的可逆化學成鍵可實現(xiàn)炔烴/烯烴化學選擇性吸附分離，提出了具有普適性的基于化學鍵吸附分離的新策略,，從根本上解決了吸附容量與分離選擇性難以兼顧的問題,。研究發(fā)現(xiàn)，八面沸石限域配位Ni不飽和中心(Ni@FAU)在乙炔/乙烯,、丙炔/丙烯,、丁炔/丁二烯等分離過程中均表現(xiàn)出高的炔烴動態(tài)吸附容量(1.58~1.80mmol/g)和炔烴/烯烴分離選擇性(83~100)，且具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,，可滿足工業(yè)吸附分離的基本要求,。研究人員進一步通過原位中子衍射、非彈性中子散射,、紅外光解離等先進譜學技術(shù)解析了炔烴/烯烴分子與Ni@FAU的相互作用機制，揭示了FAU分子篩限域的配位不飽和Ni(II)中心與炔烴分子化學選擇性成鍵以及亞穩(wěn)態(tài)Ni(II)(C2H2)3與Ni(II)(C3H4)3物種的生成過程(如圖),。
該研究成果可為吸附催化材料的設計開發(fā)提供新的思路,，有望推動分子篩材料在相關(guān)工業(yè)吸附分離過程中的應用。
圖Ni@FAU分子篩上乙炔吸附構(gòu)型
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