发布时间：2023-01-27
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近日，山东省硅单晶半导体材料与技术重点实验室（筹）的配位化学与功能材料团队张秀玲教授、张大帅副教授、耿龙龙副教授和张永正博士发挥青创团队学科交叉优势，与天津工业大学黄宏亮研究员、北京工业大学李建荣教授合作，在工业原料气体乙炔的纯化应用研究领域取得重要进展，相关研究成果以“Pore Environment Optimization of Microporous Metal−Organic Frameworks with Huddled Pyrazine Pillars for C2H2/CO2 Separation”为题发表在国际期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》(IF：10.383，TOP期刊)，相关成果的国家发明专利申请正在实质审查中。
乙炔是一类重要的工业燃料和化工原料，在国民经济行业中占有重要地位。工业生产乙炔过程中，通常采用精馏操作去除杂质气体，该技术危险系数高、能耗高，极大增加了生产成本。吸附分离法流程简单、投资少、能耗低，是低碳高质量经济发展需求下的一种重要替代技术，该技术的核心是高效吸附材料的开发。因此，发展新型高效吸附材料是国内外极为重视的关键科学问题。金属有机框架(MOF)作为一类新型分子基多孔材料，由于其能在分子级别设计合成、理化特性独树一帜，在新一代多孔吸附材料的发展中引领前沿。当前该类材料在高新技术领域的商业化应用崭露头角，科研价值和市场潜力巨大。然而该类材料适用于乙炔纯化的种类不足，研究进展相对缓慢，因此新型MOF材料的创制及其乙炔纯化探究亟待进一步推进。鉴于此，本工作以晶体工程和理论模拟为设计合成指导，在国际上首次报道了一类具有Ni6簇基节点的集束柱-层MOFs，填补了该材料家族的一种结构空白。所构筑的系列材料由于其独特的孔化学环境，展现了可优化的吸附分离性能，其中一种材料可将乙炔/二氧化碳混合气体分离纯化。实验室单组份气体吸附测试、理论计算以及模拟工业气体分离都证实了该材料的分离性能，达到国际先进水平。该研究成果能够为新型吸附剂的发展提供新材料支撑和理论支持，助力国家“双碳”和高质量经济发展战略。
德州学院为第一完成单位，化学化工学院张永正博士为论文第一作者，化学化工学院耿龙龙副教授和张大帅副教授与天津工业大学黄宏亮研究员为共同通讯作者。成果得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和山东省青创科技计划资助，同时得到了爱尔兰利默瑞克大学（University of Limerick）孔祥婧博士的重要指导，我校联合培养研究生周文凤和本科生侯恒诺参与实验工作并作出重要贡献。
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