侯磊、王尧宇课题组在MOFs乙烷/乙烯分离方面取得新进展

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乙烯（C2H4）是石化行业需求量最大的原料，2021年全球产量超过2.1亿吨。乙烯主要由乙烷（C2H6）热分解和化石燃料蒸汽裂解产生，产物中含有少量的乙烷杂质。低温蒸馏是工业上分离乙烯/乙烷最常用的技术，但由于两种气体的沸点和分子尺寸非常接近，该技术需要大型蒸馏塔设备和低温、高压条件。因此，亟需开发新型节能的分离技术以满足工业上对聚合级乙烯的应用需求。基于多孔材料的吸附分离技术能够大大提高分离效率。

       对乙烯/乙烷分离这一难题，近日我院侯磊教授、王尧宇教授等人基于网状化学原理，通过采用一种氨基功能化的孔工程策略，设计了具有氨基基团修饰的乙烷选择性MOF（Tb-MOF-76(NH2)）材料。氨基的引入有效地优化了Tb-MOF-76(NH2)的孔环境，与Tb-MOF-76相比，Tb-MOF-76(NH2)具有更窄的孔尺寸（7.2 × 7.2 Å2 vs 7.9 × 7.9 Å2）以及丰富的氨基吸附位点，表现出提高的乙烯、乙烷吸附容量以及乙烷/乙烯选择性（2.1 vs 1.7）。
        乙烯/乙烷混合物穿透分离模拟和穿透分离测试均进一步证实Tb-MOF-76(NH2)能够从乙烷/乙烯混合气体中直接分离出高纯乙烯（纯度>99.9%），单次分离过程的乙烯产量达到17.66 L/kg，远高于Tb-MOF-76（7.53 L/kg），也优于目前报道的大多数MOFs材料。该材料还表现出优异的耐酸、耐碱等化学稳定性，具有良好的工业应用前景。
       相关工作发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上，博士研究生王刚丁为文章第一作者，侯磊教授为通讯作者。国家自然科学基金委提供了经费支持。全文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202213015。
          文章来源：西北大学
       王尧宇，男，汉族，山东省菏泽市人，中共党员。英国皇家化学会会士，澳大利亚昆士兰大学名誉教授，西北大学化学与材料科学院二级教授，陕西省“三秦学者”特聘教授，博士生导师。现任西北大学副校长，陕西省化学会理事长，中国化学会理事，陕西省物理无机化学重点实验室主任，中国化学会《无机化学学报》编委等。主要从事配位化学、物理无机化学和材料化学等领域的研究工作，先后主持国家级和省部级科研项目20余项，其中国家自然科学基金6项（2项重点项目、1项重大研究计划培育项目）、高校博士点基金2项等多项研究课题。近年来在Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Commun., Chem-Eur. J., Chem-Asian. J., Inorg. Chem.,以及《中国科学》等国内外著名学术刊物上发表学术论文300余篇（其中影响因子大于3.0近200篇，单篇论文最高影响因子为34.09，论文被引近6000次，单篇被引最高次数为192次，H指数40），合作出版专译著8部。获得2项国家优秀教学成果二等奖、3项陕西省优秀教学成果特等奖、2项陕西省科学技术一等奖、3项陕西省科学技术二等奖、教育部高校青年教师奖和中科院柳大纲优秀青年科技奖等多项奖励，被授予全国高等学校优秀骨干教师、陕西省有突出贡献专家、陕西省重点领域顶尖人才 、陕西省优秀科技工作者、陕西省三五人才工程专家和陕西省优秀博士后等称号，享受国务院政府特殊津贴。
       侯磊，西北大学化学与材料科学学院教授、博士生导师。他长期从事发光传感、吸附分离、二氧化碳捕获转化等功能金属有机框架材料的制备研究，主持国家自然科学青年、面上项目基金、中国博士后基金、陕西省科技厅项目基金多项，在Chem. Soc. Rev., J. Mater. Chem. A, ACS Appl. Mater. Inter., Sensors Actuat. B: Chem., Chem. Commun., Chem. Eur. J., Inorg. Chem., Inorg. Chem. Front.等刊物发表英文论文90多篇，论文已被引用超过1000多次，其中5篇论文入选ESI前1%高被引论文。先后获得“西北大学优秀青年骨干支持计划”资助；荣获“陕西省化学会优秀青年奖”、“西北大学优秀党员”、“西北大学优秀教师”；获得“2014陕西省科学技术奖一等奖”。