西安交大化工學(xué)院-貝士德儀器“先進(jìn)吸附分離技術(shù)”聯(lián)合實(shí)驗室研究成果匯總

西安交大化工學(xué)院-貝士德儀器“先進(jìn)吸附分離技術(shù)"聯(lián)合實(shí)驗室研究成果匯總

  西交大化工學(xué)院-貝士德儀器 先進(jìn)吸附分離技術(shù) 聯(lián)合實(shí)驗室 近一年多時(shí)間，在國際和國內期刊上共發(fā)表學(xué)術(shù)論文約18篇，包括Angewandte Chemie，Chemical Engineering Journal，ACS Catalysis，ACS Nano，Chem. Eng. J.，J. Mater. Chem. A 等,其中影響因子大于10的有 9 篇，JCR一區文章 15 篇。研究領(lǐng)域 涉及質(zhì)子傳導、二氧化硫和芳香族硫化物捕獲、煙氣脫硫耦合脫碳、煙道氣中SO2捕集、電子特氣（SF6、NF3、CF4、Xe、Kr等）分離、煤層氣分離、溫室氣體六氟化硫捕獲（SF₆、CF₄、NF₃等）、烷烯烴分離、光催化CO2還原等多個(gè)領(lǐng)域。以下例舉“先進(jìn)吸附分離技術(shù)"聯(lián)合實(shí)驗室近年發(fā)表的部分精彩文章：

圖 . (a) 離子型聚合物、兩性離子型聚合物、離子型COFs和兩性離子型COFs示意圖；(b) 三種不同結構的兩性離子型COFs合成示意圖（注：陰離子和陽(yáng)離子位點(diǎn)分別用藍色和黃色標記）。

該研究成果以 “Nickel-Based Metal–Organic Frameworks for Coal-Bed Methane Purification with Record CH4/N2 Selectivity" 為題發(fā)表于國際期刊《德國應用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.)(IF=15.336)上，并被選為Angewandte Chemie 封面文章和熱點(diǎn)論文?；瘜W(xué)工程與技術(shù)學(xué)院博士生王少敏為論文第一作者，楊慶遠教授為本文通訊作者，西安交通大學(xué)化工學(xué)院為論文通訊作者單位。

實(shí)現雙碳目標，天然氣是目前最現實(shí)的低碳清潔能源，但我國常規天然氣產(chǎn)能不足，需開(kāi)發(fā)煤層氣等非常規天然氣作為補充。煤層氣俗稱(chēng)“瓦斯"，其主要成分是甲烷，是一種與煤共生、以吸附態(tài)存儲于煤層內的非常規天然氣，我國煤層氣儲量豐富，2020年探明的儲量約為4200億立方米。但超過(guò)70%的煤層氣在開(kāi)采時(shí)，由于開(kāi)采技術(shù)（井下抽采）的原因混入了大量的空氣，導致形成了低濃度的煤層氣（甲烷濃度＜30%）而得不到很好的利用，低濃度的煤層氣一般被直接排放到大氣，造成了資源浪費和溫室效應。所以現階段煤層氣的分離與提濃技術(shù)已成為煤層氣開(kāi)發(fā)和利用的行業(yè)瓶頸問(wèn)題，是需要攻克的關(guān)鍵節點(diǎn)。針對上述問(wèn)題，西安交通大學(xué)化工學(xué)院楊慶遠教授課題組研發(fā)了系列鎳基-金屬有機框架（MOF）材料，其中超微孔MOF材料Ni(ina)₂具有甲烷/氮氣選擇性高（15.8）、吸附容量大（46.7 cm³/g）和分子擴散速率快（10.6-19.0 cm3g^-1s^-1）的特點(diǎn),較好地解決了氣體分離領(lǐng)域的“trade-off"效應，實(shí)現了煤層氣中甲烷和氮氣的高效分離。理論模擬計算和單晶結構解析表明Ni(ina)2和甲烷分子之間存在較強的作用力，可以從低濃度煤層氣中選擇性地捕獲甲烷分子。另外，Ni(ina)2具有很好的熱穩定性和化學(xué)穩定性，可以批量化制備，是一種理想的固體吸附劑，該工作為工業(yè)上煤層氣的分離提供了新思路。