《自然》在線發表暨南大學科研團隊重磅研究成果

中新網廣東新聞7月22日電(記者 郭軍)記者22日從暨南大學獲悉，該校化學與材料學院陸偉剛教授和李丹教授研究團隊，在丙烯/丙烷分離領域的研究實現突破性進展，相關研究成果于7月21日在國際頂尖學術期刊《自然》(Nature,2021,595,542–548)在線發表。

據介紹，該研究提出了一種新的分離機制：正交陣列動態篩分，在由金屬節點和有機配體通過自組裝形成的一類具有確定組成與結構和多樣化孔道的新興晶態多孔材料金屬-有機框架上，成功解決了傳統分子篩吸附動力學緩慢和吸附量低的問題。

由暨南大學研究人員設計、開發并成功合成的基于該篩分機制的金屬-有機框架材料(被命名為JNU-3)。該材料擁有三維網格結構，其一維通道帶有嵌入的動態分子口袋，可以在本質上不同的壓力下高效地分離丙烯/丙烷(1/1)混合物，每公斤JNU-3可以得到53.5升聚合級(純度達99.5%)的丙烯，具有迄今為止最佳的丙烯/丙烷分離性能，實現了丙烯/丙烷分離領域的突破性進展，為設計下一代分離材料指出了新的方向。該研究可能被廣泛應用至石油化工、疫情防控、醫療衛生等多個領域。

據悉，暨南大學為該篇論文的唯一完成單位，該?；瘜W一級學科博士點首屆博士研究生曾恒為論文第一作者。

據了解，丙烯是全球產量最高的基礎有機化工原料之一，年產量超過1億噸。工業上，丙烯主要通過石油催化裂解或丙烷脫氫來制備。聚合級丙烯主要用于生產聚丙烯。然而，目前丙烷裂解生產丙烯這一技術在工業上不能直接得到聚合級(高純度)的丙烯(≥99.5%)。為了去除殘留的丙烷，工業上往往以高昂的設備投資和巨大的能量消耗作為代價。因此，能源危機日漸嚴重的今天，迫切需要開發出低能耗的丙烯純化技術，尋求綠色的分離方案，這是未來實現我國碳達峰、碳中和的重大需求。

當前，分子篩是一種很成熟的分離材料，已被廣泛應用于石油化工、煤化工、空氣分離與凈化、環境治理等多個領域。但是，分子篩吸附劑的應用也存在許多挑戰，例如，精確的孔徑設計困難，吸附動力學緩慢和吸附量低。

陸偉剛教授和李丹教授研究團隊提出的新的分離機制——正交陣列動態篩分，成功解決了傳統分子篩吸附動力學緩慢和吸附量低的問題。

據悉，陸偉剛/李丹教授研究團隊長期致力于超分子配位功能材料的分子設計、合成技術、晶體工程和材料創制，探索這些材料在能源、環境和生物醫藥等領域的應用，已發展了“柔性框架材料誘導鍥合機制(JNU-1)”和“籠狀腔體多層篩分機制(JNU-2)”等新型能源氣體吸附分離理論和概念。

值得一提的是，這篇研究工作，全部由暨南大學研究人員完成。該研究的相關工作得到了國家自然科學基金重點項目、廣東省自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究重大項目和暨南大學等的大力支持。(完)