西安交大化工學(xué)院-貝士德儀器“先進吸附分離技術(shù)"聯(lián)合實驗室研究成果匯總

  西交大化工學(xué)院-貝士德儀器 先進吸附分離技術(shù) 聯(lián)合實驗室 近一年多時間,，在國際和國內(nèi)期刊上共發(fā)表學(xué)術(shù)論文約18篇,，包括Angewandte Chemie,，Chemical Engineering Journal,，ACS Catalysis，ACS Nano,，Chem. Eng. J.,，J. Mater. Chem. A 等,其中影響因子大于10的有 9 篇，JCR一區(qū)文章 15 篇,。研究領(lǐng)域 涉及質(zhì)子傳導(dǎo),、二氧化硫和芳香族硫化物捕獲、煙氣脫硫耦合脫碳,、煙道氣中SO2捕集,、電子特氣（SF6、NF3,、CF4,、Xe、Kr等）分離,、煤層氣分離,、溫室氣體六氟化硫捕獲（SF₆、CF₄,、NF₃等）,、烷烯烴分離、光催化CO2還原等多個領(lǐng)域,。以下例舉“先進吸附分離技術(shù)"聯(lián)合實驗室近年發(fā)表的部分精彩文章：

圖 . (a) 離子型聚合物,、兩性離子型聚合物、離子型COFs和兩性離子型COFs示意圖,；(b) 三種不同結(jié)構(gòu)的兩性離子型COFs合成示意圖（注：陰離子和陽離子位點分別用藍色和黃色標記）,。

該研究成果以 “Nickel-Based Metal–Organic Frameworks for Coal-Bed Methane Purification with Record CH4/N2 Selectivity" 為題發(fā)表于國際期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.)(IF=15.336)上，并被選為Angewandte Chemie 封面文章和熱點論文,?；瘜W(xué)工程與技術(shù)學(xué)院博士生王少敏為論文第一作者,，楊慶遠教授為本文通訊作者,，西安交通大學(xué)化工學(xué)院為論文通訊作者單位。

實現(xiàn)雙碳目標,，天然氣是目前最現(xiàn)實的低碳清潔能源,，但我國常規(guī)天然氣產(chǎn)能不足，需開發(fā)煤層氣等非常規(guī)天然氣作為補充,。煤層氣俗稱“瓦斯",，其主要成分是甲烷，是一種與煤共生,、以吸附態(tài)存儲于煤層內(nèi)的非常規(guī)天然氣,，我國煤層氣儲量豐富，2020年探明的儲量約為4200億立方米,。但超過70%的煤層氣在開采時,，由于開采技術(shù)（井下抽采）的原因混入了大量的空氣，導(dǎo)致形成了低濃度的煤層氣（甲烷濃度＜30%）而得不到很好的利用,，低濃度的煤層氣一般被直接排放到大氣,，造成了資源浪費和溫室效應(yīng),。所以現(xiàn)階段煤層氣的分離與提濃技術(shù)已成為煤層氣開發(fā)和利用的行業(yè)瓶頸問題，是需要攻克的關(guān)鍵節(jié)點,。針對上述問題,，西安交通大學(xué)化工學(xué)院楊慶遠教授課題組研發(fā)了系列鎳基-金屬有機框架（MOF）材料，其中超微孔MOF材料Ni(ina)₂具有甲烷/氮氣選擇性高（15.8）,、吸附容量大（46.7 cm³/g）和分子擴散速率快（10.6-19.0 cm3g^-1s^-1）的特點,較好地解決了氣體分離領(lǐng)域的“trade-off"效應(yīng),，實現(xiàn)了煤層氣中甲烷和氮氣的高效分離。理論模擬計算和單晶結(jié)構(gòu)解析表明Ni(ina)2和甲烷分子之間存在較強的作用力,，可以從低濃度煤層氣中選擇性地捕獲甲烷分子,。另外，Ni(ina)2具有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,，可以批量化制備,，是一種理想的固體吸附劑，該工作為工業(yè)上煤層氣的分離提供了新思路,。