西安交大(dà)化工(gōng)學院-貝士德儀器“先進吸附分(fēn)離(lí)技術”聯合實驗室研究成果彙總

西安交大(dà)化工(gōng)學院-貝士德儀器“先進吸附分(fēn)離(lí)技術"聯合實驗室研究成果彙總

  西交大(dà)化工(gōng)學院-貝士德儀器 先進吸附分(fēn)離(lí)技術 聯合實驗室 近一(yī)年多時間，在國際和國内期刊上共發表學術論文約18篇，包括Angewandte Chemie，Chemical Engineering Journal，ACS Catalysis，ACS Nano，Chem. Eng. J.，J. Mater. Chem. A 等,其中(zhōng)影響因子大(dà)于10的有 9 篇，JCR一(yī)區文章 15 篇。研究領域 涉及質子傳導、二氧化硫和芳香族硫化物(wù)捕獲、煙氣脫硫耦合脫碳、煙道氣中(zhōng)SO2捕集、電(diàn)子特氣（SF6、NF3、CF4、Xe、Kr等）分(fēn)離(lí)、煤層氣分(fēn)離(lí)、溫室氣體(tǐ)六氟化硫捕獲（SF₆、CF₄、NF₃等）、烷烯烴分(fēn)離(lí)、光催化CO2還原等多個領域。以下(xià)例舉“先進吸附分(fēn)離(lí)技術"聯合實驗室近年發表的部分(fēn)精彩文章：

圖 . (a) 離(lí)子型聚合物(wù)、兩性離(lí)子型聚合物(wù)、離(lí)子型COFs和兩性離(lí)子型COFs示意圖；(b) 三種不同結構的兩性離(lí)子型COFs合成示意圖（注：陰離(lí)子和陽離(lí)子位點分(fēn)别用藍(lán)色和黃色标記）。

該研究成果以 “Nickel-Based Metal–Organic Frameworks for Coal-Bed Methane Purification with Record CH4/N2 Selectivity" 爲題發表于國際期刊《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed.)(IF=15.336)上，并被選爲Angewandte Chemie 封面文章和熱點論文。化學工(gōng)程與技術學院博士生(shēng)王少敏爲論文第一(yī)作者，楊慶遠教授爲本文通訊作者，西安交通大(dà)學化工(gōng)學院爲論文通訊作者單位。

實現雙碳目标，天然氣是目前最現實的低碳清潔能源，但我(wǒ)(wǒ)國常規天然氣産能不足，需開(kāi)發煤層氣等非常規天然氣作爲補充。煤層氣俗稱“瓦斯"，其主要成分(fēn)是甲烷，是一(yī)種與煤共生(shēng)、以吸附态存儲于煤層内的非常規天然氣，我(wǒ)(wǒ)國煤層氣儲量豐富，2020年探明的儲量約爲4200億立方米。但超過70%的煤層氣在開(kāi)采時，由于開(kāi)采技術（井下(xià)抽采）的原因混入了大(dà)量的空氣，導緻形成了低濃度的煤層氣（甲烷濃度＜30%）而得不到很好的利用，低濃度的煤層氣一(yī)般被直接排放(fàng)到大(dà)氣，造成了資(zī)源浪費(fèi)和溫室效應。所以現階段煤層氣的分(fēn)離(lí)與提濃技術已成爲煤層氣開(kāi)發和利用的行業瓶頸問題，是需要攻克的關鍵節點。針對上述問題，西安交通大(dà)學化工(gōng)學院楊慶遠教授課題組研發了系列鎳基-金屬有機框架（MOF）材料，其中(zhōng)超微孔MOF材料Ni(ina)₂具有甲烷/氮氣選擇性高（15.8）、吸附容量大(dà)（46.7 cm³/g）和分(fēn)子擴散速率快（10.6-19.0 cm3g^-1s^-1）的特點,較好地解決了氣體(tǐ)分(fēn)離(lí)領域的“trade-off"效應，實現了煤層氣中(zhōng)甲烷和氮氣的高效分(fēn)離(lí)。理論模拟計算和單晶結構解析表明Ni(ina)2和甲烷分(fēn)子之間存在較強的作用力，可以從低濃度煤層氣中(zhōng)選擇性地捕獲甲烷分(fēn)子。另外(wài)，Ni(ina)2具有很好的熱穩定性和化學穩定性，可以批量化制備，是一(yī)種理想的固體(tǐ)吸附劑，該工(gōng)作爲工(gōng)業上煤層氣的分(fēn)離(lí)提供了新思路。