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Science:浙江大學利用離子雜化多孔材料實現乙炔/乙烯的高效分離

美國麥克儀器 2016-07-20 | 閱讀：3833

為了解決高效的氣體儲存和分離中所遇到的挑戰(zhàn)，迫切的促使科學家去重新探索去設計新型多孔材料。于是人們設計和合成了具有規(guī)則多孔、大的比表面積新型多孔材料MOFs，這個多孔材料是無機有機雜化材料，是由金屬離子或團簇與有機配體通過配位鍵組合在一起的，這些材料可以從第一原理進行設計，而且由于其組成和結構固有多樣性，可以對其孔徑和孔的性質進行有效精準的調控。

浙江大學化學工程與生物工程學院邢華斌實驗室，聯合其他國際科研人員，采用離子雜化多孔材料，突破了氣體分離選擇性和容量之間的trade-off效應，實現了乙炔乙烯的高效分離。這一研究被認為是氣體吸附分離技術領域的一大突破。

科研人員對Cu配合網絡的大小和孔徑進行調控，該網絡上的無機陰離子通過氫鍵相互作用實現對乙炔氣體分子的專一性鍵合，并實現對乙炔分子的有序排布。與此同時，調控陰離子的空間幾何分布和孔徑大小，促使被吸附的客體分子和主客體分子之間形成協同作用，獲得極高的乙炔吸附容量。由理論模擬和中子衍射的結果也證實了特異性的乙炔鍵合位點的存在。

由于上述的分子間的相互結合，使得該種多孔材料實現了氣體的高效吸附能力(在0.025 bar下，2.1 mmol/g)和高效的選擇性（39.7/44.8），其對乙炔/乙烯混合物的分離效率通過實驗的穿透曲線證實。

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邢教授是美國麥克儀器公司的忠實用戶，其課題組有我們的三站全功能型氣體吸附儀3Flex、高性能多通道全自動比表面與孔隙度儀TriStar 3020、容量法中高壓物理吸附儀ASAP 2050以及多站擴展式全自動比表面與孔隙度分析儀ASAP 2460等多款儀器，該研究團隊利用這些精密儀器，對多孔材料的吸附性能進行了表征，分析結果有力的佐證了該研究的一些設想。