暨南大学优秀硕士论文

2021年7月21日，暨南大学化学与材料学院卢伟刚教授、李丹教授研究团队和中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室研究团队在国际顶级学术期刊《自然》上发表了他们的研究成果。

暨南大学卢伟刚/李丹团队性质:丙烯/丙烷分离技术的新突破

2021年7月21日，国际顶级学术期刊《自然》在线发表了暨南大学化学与材料学院卢伟刚教授和李丹教授研究团队的研究成果。暨南大学化学与材料学院化学系首届博士生曾恒是论文第一作者，暨南大学是唯一完成单位。化学加工

丙烯是世界上产量最高的基础有机化工原料之一，年产量超过1亿吨。丙烷裂解制丙烯是一条重要的工业技术路线。然而，这种技术不能直接获得高纯度的丙烯。为了除去残留的丙烷，工业上往往需要高昂的设备投资和巨大的能耗。寻求绿色分离方案是未来二氧化碳排放峰值和碳中和的主要需求。

分子筛是一种非常成熟的分离材料，已广泛应用于石油化工、煤化工、空气体分离提纯、环境治理等诸多领域。然而，分子筛吸附剂在应用中存在许多挑战，例如，难以设计精确的孔径、缓慢的吸附动力学和低的吸附容量。

金属有机骨架材料是由金属节点和有机配体自组装形成的一类具有确定组成和结构的新型结晶多孔材料。与传统的多孔材料相比，前者以其设计和剪裁的框架以及丰富多样的孔结构吸引了科研人员的广泛兴趣。暨南大学化学与材料学院广东省功能配位超分子材料及应用重点实验室卢伟刚教授和李丹教授首次提出了MOF材料的正交阵列动态筛选机制，并基于该分离机制成功构建了框架材料。该材料具有三维网格结构，沿晶向A轴有4.5 × 5.3的一维通道，一维通道两侧排列整齐的分子口袋。分子袋和一维通道通过大约3.7的动态“葫芦形”窗口连接。气体可以在一维通道中快速扩散，而分子囊通过“葫芦形”窗口选择性捕获丙烯分子，从而获得迄今为止最好的丙烯/丙烷分离效果。研究人员通过原位单晶衍射和计算模拟分析了丙烯和丙烷分子与JNU-3相互作用的筛选机制和动态过程。化学和你在一起更精彩。

研究还发现，在298 K时，丙烯/丙烷混合物以1 mL/min的总流量流过填充床，丙烷先通过，未被丙烯污染。收集的丙烷纯度不低于99.99%。一段时间后，吸附剂饱和，丙烯渗透，出口气流中的丙烯和丙烷迅速达到等摩尔浓度，表现出JNU-3材料的优异穿透。在丙烯解吸过程中，根据丙烯的解吸曲线，当混合气体流速为1和6 mL/min时，丙烯的产率和纯度分别为34.2 L/kg和53.5 L/kg。即使在50%相对湿度的潮湿条件下，丙烯分离的生产率也高达44.9升/千克。材料的性能明显优于文献报道。

该研究文章由暨南大学化学与材料学院超分子配位化学研究所团队独立完成。相关工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省基础与应用基础研究项目和暨南大学的大力支持。

资料来源:化学大学化学与材料学院和济南