高稳定双金属MOF材料用于低浓度乙烷的高效分离

高稳定双金属MOF材料用于低浓度乙烷的高效分离

刘普旭 1,2 ，贺朝辉 1,2 ，李立博 1,2,3 ，李晋平 1,2

( 1 太原理工大学化学化工学院，山西 太原 030024; 2 气体能源高效清洁利用山西省重点实验室，山西 太原 030024; 3 太原理工大学煤科学与技术重点实验室，山西 太原 030024)

乙烯作为石油化工产业中重要的化工基础原料，其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。在乙烯生产过程中，同时会产生少量杂质气体乙烷，为了得到满足聚乙烯纯度要求的乙烯产品气，常需要对乙烷/乙烯混合气进行分离。然而，由于乙烷/乙烯两组分间相似的动力学尺寸（C 2 H 6 : 4.44 ?和C 2 H 4 : 4.16 ?）和沸点（C 2 H 6 : 196 K和C 2 H 4 : 185 K），使得两组分之间的分离十分困难。因此，针对乙烷/乙烯分离缺乏高效稳定的乙烷选择性吸附剂的问题，本工作采用溶剂热法合成了一种具有高稳定性的双金属微孔MOFs材料MUV-10(Mn)，通过吸附分离的方式，实现了乙烯中低浓度乙烷的高效分离。采用XRD、SEM、TGA、比表面分析等表征手段对所制备材料的结构及形貌进行了确认和分析，详细测试了该MOFs材料对于乙烷和乙烯两组分气体的吸附性能，并进行了选择性和吸附热的计算。结果表明，MUV-10(Mn)在室温下的乙烷吸附量高于乙烯，在室温常压下对于乙烷/乙烯（C 2 H 6 /C 2 H 4 =1/1, 体积比）混合气的选择性为1.42，且具有较高的酸、碱和水蒸气稳定性。混合气体穿透实验表明，MUV-10(Mn)能够高效去除乙烯中的低浓度乙烷，直接得到高纯乙烯气体，在乙烯提纯方面显示出良好的应用前景。

团队介绍

研究团队主要从事新型多孔材料的合成与修饰，用于非常规天然气的富集、能源气体的分离与纯化等。实验室经过多年的发展，已全面具备进行多孔材料合成、表征及测试的科研仪器及设备，并建立了气体能源高效清洁利用山西省重点实验室，形成了一支集研究高深知识和创新技术开发的高水平研究队伍，培养博士、硕士毕业生多名。近年来，团队承担了包括国家自然科学基金重点、面上及青年项目，山西省科技攻关项目及山西省自然科学基金等多项，在国际著名期刊 Science 、 Nature Mater .、 J . Am . Chem . Soc .、 Angew . Chem . Int . Ed .、 Adv . Mater .等发表论 200余篇，授权国家发明专利25项。