文、图/羊城晚报全媒体记者 陈亮
实习生 鲍颖婕
通讯员 苏运生 苏倩怡

7月21日，国际顶尖学术期刊《Nature》（《自然》）在线发表了暨南大学化学与材料学院陆伟刚教授和李丹教授研究团队的研究成果《正交阵列动态筛分丙烯/丙烷》，该研究提出了一种新的分离机制。暨大为论文唯一完成单位，暨大化学一级学科博士点首届博士研究生曾恒为第一作者。

《Nature》是世界上历史悠久的、最有名望的科学杂志之一。在许多科学研究领域中，很多重要、前沿的研究结果都发表在《Nature》上。曾恒表示：“气体分离方向属于大化工领域，具有广阔的应用前景，这也成为了我的科研方向。《Nature》的编辑认真负责，评审专家也十分严格，我在文章中提出的筛分机理能得到他们的认可，这对我们团队是很好的激励。”

据化学与材料学院院长李丹教授介绍，丙烯是全球产量最高的基础有机化工原料之一，年产量超过1亿吨。小到聚丙烯（PP）塑料瓶、晶莹剔透的“有机玻璃”和婴儿的尿不湿，大到家电外壳和汽车零部件等都是丙烯深加工的产物，聚丙烯还是防护口罩、防护服熔喷无纺布专用料，也是注射器、护眼罩和输液瓶等的生产原料。

丙烷裂解生产丙烯是工业界重要的技术路线。然而，这一技术并不能直接得到高纯度丙烯。为去除残留的丙烷，工业上往往以高昂的设备投资和巨大的能量消耗作为代价。“寻求绿色的分离方案，是未来实现碳达峰、碳中和的重大需求。”李丹说。

据悉，分子筛是一种很成熟的分离材料，已被广泛应用于石油化工、煤化工、空气分离与净化、环境治理等多个领域。但是，分子筛吸附剂的应用也存在许多挑战，例如，精确的孔径设计困难，吸附动力学缓慢和吸附量低。

为此，研究团队提出正交阵列动态筛分，在由金属节点和有机配体通过自组装形成的一类具有确定组成与结构和多样化孔道的新兴晶态多孔材料金属-有机框架上，成功解决了传统分子筛吸附动力学缓慢和吸附量低的问题。

据介绍，金属-有机框架材料（Metal-Organic Framework，MOF）是一类新兴的由金属节点和有机配体通过自组装形成的具有确定组成与结构的晶态多孔材料。和传统的多孔材料（分子筛、活性碳等）相比，前者凭借其可设计剪裁的框架和丰富多样的孔道结构吸引了科研工作者的广泛兴趣。陆伟刚、李丹教授研究团队针对MOF材料，首次提出正交阵列动态筛分机制，成功构筑了一例基于该分离机制的框架材料（命名为JNU-3）。

回忆起研究过程，曾恒直言：“最困难的是分离机理的解释。审稿意见回来后我们花了整整3个多月时间去解释分离机理。我们通过团队协作，从JNU-3最初的晶体结构出发，提出我们自己的对分离机理的解释计算思路，集中组内的计算资源去验证我们的想法。最后编辑和审稿人也都认可了我们的计算思路和结果。”

他透露，之后将继续更深入地研究分离领域的难题，希望设计出更好的分离机制用于其他气体的分离，并计划与石化公司合作，将材料用于工业化分离中去，降低分离能耗。

据悉，该研究团队长期开展具有重大科学意义和应用前景的超分子配位功能材料的分子设计、合成技术、晶体工程和材料创制，并探索这些材料在能源、环境和生物医药等领域的应用。本次研究得到了国家自然科学基金重点项目、广东省自然科学基金、广东省基础与应用基础研究重大项目和暨南大学等的大力支持。(更多新闻资讯，请关注羊城派 pai.ycwb.com)

来源 | 羊城晚报·羊城派
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