我校仲崇立教授团队在C4同分异构体分离研究方面取得重要进展

发布时间:2023-01-10文章来源:化学工程与技术学院 黄宏亮浏览次数:365

近日,《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., IF: 16.823)在线发表了我校化工学院仲崇立/黄宏亮团队完成的题为“Stepwise engineering of a cage-like MOF pore aperture for the efficient separation of isomeric C4 paraffins under humid conditions”的学术论文(Lu Wang, Wenjuan Xue, Hejin Zhu, Xiangyu Guo, Hongliang Huang*, Chongli Zhong*, Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202218596)。

正丁烷和异丁烷均为重要的石化基础原料。工业上C4烷烃同分异构体通常由裂解气或异构化产物中获得,以混合物的形式存在。因此,需要进行C4烷烃同分异构体分离,且分离难度较大。工业上通常采用低温精馏进行分离,投资大、操作复杂、能耗高。在此方面,吸附分离具有优势,但传统的吸附剂在分离选择性和吸附量两者之间往往存在相互制约,难以兼得。因此,理想的吸附剂材料不仅应具有合适的孔穴尺寸实现分子筛分效应,同时应具有高的孔隙率以兼具良好的吸附容量。



研究团队在前期MOF设计与制备研究的基础上(Nat. Catal., 2021, 4, 719Nat. Commun., 2018, 9, 187),通过在具有较大孔笼的Zn-bzc MOF的孔笼窗口处引入甲基基团,得到甲基修饰的Zn-bzc-2CH3 材料实现了正丁烷和异丁烷的高效分离。一方面,甲基的引入有效地调节了笼状MOF的孔尺寸,实现了正丁烷和异丁烷的分子筛分分离。另一方面,笼状的孔结构提供了较高的孔隙率,使其298 K1 bar下具有较高的正丁烷吸附容量。此外,引入的甲基基团在MOF孔道内创建了疏水环境,大大增加了MOF材料的化学稳定性,并且很好地消除了水汽对分离的影响。该新材料在分离性能和稳定方面均具有优势,表现出良好的应用前景。

该研究成果的第一作者为博士生王璐,黄宏亮副研究员和仲崇立教授为共同通讯作者。该研究得到科技部国家重点研发计划项目(No. 2021YFB3802200)、国家自然基金(No. 22038010, 21978212)的资助。

(审稿:化学工程与技术学院 阮艳莉 编辑:宣传部 刘孜勤)


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