JACS刊发陈凯杰教授团队NPU系列高效乙烯分离材料研究最新成果

近日，我校化学与化工学院陈凯杰教授研究团队在C2烃类分离方面取得重要研究进展，成功合成三例含双笼状孔腔的金属有机框架材料（命名为NPU-1, NPU-2, NPU-3），并实现了从乙烷/乙烯/乙炔三组分混合气体中一步制备高纯度乙烯。

乙烯的高纯度制备在化工原料生产中起着举足轻重的地位。传统的乙烯提纯方法步骤繁琐且耗能较高，使用物理吸附剂代替传统工业方法可以大幅降低能耗，基于强大的孔结构调控特性，MOF已经成为一类具有巨大应用潜力的物理吸附剂。由于乙烷、乙烯及乙炔三种C2气体的理化性质十分相近，从三组分混合体系中一步分离制备乙烯一直是多孔分离领域的难题。2019年，陈凯杰教授团队利用多组分MOF串联的方式，首次实现了乙烯从三组分和四组分混合气体中的一步分离纯化（Science, 2019, 366, 141）。然而，通过单一吸附材料实现多组分下乙烯的高效制备，仍然有着更为明显的工艺优势（如装填工艺简单，传质过程均一，样品成型简便，放大实验可行性高）。针对此问题，陈凯杰教授团队联合国际多个科研团队成功设计并制备出了一系列具有强极性笼状孔道的多孔MOF材料，并成功实现了乙烷/乙烯/乙炔三组分混合气体下高纯度乙烯的一步制备，为未来乙烯分离材料的设计和相关多组分化工分离工艺的研发提供了重要的理论基础和备选材料。

该研究成果以“Pore Engineering for One-Step Ethylene Purification from a Three-Component Hydrocarbon Mixture”为题，于2021年1月13号在国际化学顶尖期刊《Journal of the American Chemical Society》上发表。论文共同第一作者为我校化学与化工学院硕士研究生曹健玮和德州学院副教授朱宝勇，通讯作者为陈凯杰教授和爱尔兰利莫瑞克大学Mike Zaworotko教授。该研究工作得到了国家自然科学基金，陕西省自然科学基金，陕西省高校青年创新团队和学校“3-10”重大科技计划的资助。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11247。

作者/张啸川、陈凯杰 

审核/张啸川、张秋禹