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yb体育APP下载—纯度高达99.5%!我国丙烯丙烷分离获新突破登《Nature》
 时间 : 2022-08-02  

8月2日,从暨南年夜学化学与材料学院传出动静,该院陆伟刚传授和李丹传授研究团队在丙烯/丙烷分手手艺研究中取得新冲破。他们针对金属—有机框架材料(MOF)材料,初次提出正交阵列动态筛分机制,修建了基在该分手机制的框架材料(JNU-3),为高效分手丙烯/丙烷供给了绿色方案。

据该研究团队成员、暨南年夜学博士研究生曾恒介绍:“该材料具有三维网格布局,其内部的一维通道两侧是摆列整洁的份子口袋,份子口袋和一维通道经由过程动态葫芦形窗口相连。当气体在一维通道中快速分散时,份子口袋经由过程葫芦形窗口选择性地捕捉丙烯份子,从而取得较佳的丙烯/丙烷分手结果。”

团队的研究数据显示,利用JNU-3材料时,丙烯/丙烷(50/50)夹杂物在298K下以1毫升/分的总流速流过填充床,搜集到的丙烷纯度不低在99.99%,出口吻流中的丙烯和丙烷敏捷到达等摩尔浓度。在丙烯的脱附进程中,按照丙烯的解吸曲线,夹杂气体流速别离为1毫升/分、6毫升/分时,丙烯的出产能力和纯度别离为34.2升/公斤(99.5%)、53.5升/公斤(99.5%)。即便在50%相对湿度的湿润前提下,流速为6.0毫升/分等摩尔丙烯/丙烷夹杂气,丙烯分手的出产能力和纯度也可达44.9升/公斤(99.5%)。

工业上,实现丙烯和丙烷的高效分手具有主要意义。因为两组分的沸点极其附近,今朝利用的传统精馏法能耗相当高。该研究提出一种电化学制备ZIF-8膜的方式,经由过程施加毫安级的细小电流,初次实现了室温下ZIF-8膜在多孔基底上的快速发展,耗时仅需数分钟,制备进程极其简单快捷,具有杰出的利用前景。这项工作在一步电合成进程中,同时解决了ZIF-8材料的柔性、晶界缺点、膜层厚度节制等多个复杂困难,为膜分手手艺的成长带来了新的思绪。

图1. 串连和正交阵列筛分机制示意图(左:刚性,右:yb体育app下载动态)。图片来历:Nature

丙烯是最根本的有机化工原料之一,年产量跨越1亿吨。丙烷裂解是丙烯出产的传统手艺线路。但是,这一手艺不克不及直接获得高纯度丙烯。为去除残留的丙烷,工业上常常以昂扬的装备投资和庞大的能量耗损作为价格。追求绿色的分手方案,是将来实现碳达峰、碳中和的重年夜需求。

图2. JNU-3的晶体布局:(a) 沿b轴不雅察的孔布局显示份子口袋(蓝绿色)和一维通道(黄色)。(b) 空腔的康诺利概况横截面图。(c) 毗连口袋和通道的“葫芦形”窗口图。图片来历:Nature

MOF是一类新兴的由金属节点和有机配体经由过程自组装构成的具有肯定构成与布局的晶态多孔材料。和传统的多孔材料比拟,MOF凭仗其可设计剪裁的框架和丰硕多样的孔道布局吸引了科研工作者的普遍爱好。

图3. 气体吸附机能和DSC曲线。(a) 在87 K下的低压Ar吸附/解吸等温线。(b)、(c)和(d) C3H8、C3H6和50:50 C3H6/C3H8的吸附等温线。(e)和(f) C3H8和C3H6的差示扫描量热曲线。图片来历:Nature

为此,研究团队在前期研究根本上,针对MOF材料提出正交阵列动态筛分机制,实现了对框架材料组装和物理机能的精准调控。据曾恒介绍,该框架材料具有布局切确和分手机能显著的优势。

下一步,该研究团队将继续开辟优先吸附丙烷的材料,但愿如许的“反转选择性”手艺可以或许从丙烷/丙烯夹杂物中一步获得高纯丙烯,进一步提高能源和分手工艺的效力。

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