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《Science》发表李晋平教授团队低碳烃分离新突破

发布时间:2018-10-26来源:科研院 作者:科研院点击率:[]次

10月26日,世界顶级学术期刊“科学杂志”发表了研究论文“金属 - 有机骨架中的Tthuan /乙烯分离与铁 - 过氧化物位点”[Science,2018,doi: 10.1126/science .aat0586]。他们是化学与化学工程学院讲师李立波,是本论文的第一作者。德克萨斯大学圣安东尼奥分校的林瑞彪博士是共同第一作者,李金平教授。化学与化学工程系,国家标准与技术研究院的魏州博士和德克萨斯大学圣安东尼奥分校的陈邦林教授是本文的合着者,这是手机威尼斯赌场澳门的第一次。在《Science》或《Nature》的第一个单元发表了一篇研究论文,这是一个历史性的突破。

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低碳烃是石化工业的重要基础原料。然而,它们的生产和净化过程伴随着高能耗和污染,带来了巨大的经济效益,也引发了一系列的能源危机和环境问题。作为世界上最重要的化学原料(2016年全球产量超过1.7亿吨),乙烯的生产能力和生产技术水平是衡量一个国家石化产业发展水平的重要指标。在常规蒸汽裂解生产乙烯的过程中,不可避免地产生诸如乙烷的副产物。为了获得高纯度的聚合物级乙烯产品,工业上经常需要多级和多级低温精馏,导致巨大的生产能耗。

近年来,利用吸附分离工艺,利用新型金属有机骨架材料(MOFs)作为吸附剂,实现碳氢化合物的高效分离,已成为学术研究的热门话题。关于乙烷/乙烯分离的传统思想集中在通过MOF中的不饱和金属空位与乙烯形成的π键相互作用以实现乙烷/乙烯分离来选择性吸附乙烯。然而,在实际生产中,乙烷杂质的含量低,需要多次吸附 - 解吸循环以获得更高纯度的乙烯产物,这显着提高了吸附分离的能量消耗并限制了工业应用的发展。 。

在本文中,研究人员利用氧分子与Fe-MOF材料中的不饱和空位结合,有效地阻断了不饱和金属空位与乙烯之间的π键相互作用,并显着降低了乙烯的吸附能力。同时,新构建的Fe-O2基团对乙烷具有较强的吸附亲和力,达到乙烯吸附乙烷的目的,从而实现乙烯中杂质乙烷的选择性去除。

该设计理念不仅巧妙地实现了“乙烯 - 乙烯吸附反转”,而且迄今为止还生产出最有效的乙烷选择性吸附剂,并将乙烯 - 乙烯混合物以不同的浓度分离,得到聚合物级乙烯。更重要的是,这个简单而聪明的想法可以应用于其他MOF,为乙烷/乙烯分离吸附剂的选择开辟了一条新途径。

我很感谢国家自然科学基金(21136007,21606163)和山西省自然科学基金(201601D021042)的支持。近年来,李金平教授领导的研究小组在气体分离领域取得了新的突破,在科学,J.Am。化学。 Soc。,Angew。化学。埃德。 Int。,J。Mater。化学。 A等一系列国际知名期刊发表论文和十多项国家发明专利。

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