導讀

近日，合肥工業大學化學與化工學院崔鵬教授、江耀副教授研究團隊與University of North Texas馬勝前教授合作在乙烯氣體的化工分離與純化研究領域取得新進展，相關研究成果以“Engineering the Microporous Environment of Flexible Metal–Organic Frameworks with Bifunctionality for Promoting the Separation of Ethylene from a Ternary Mixture”為題發表于國際著名學術期刊《Angewandte Chemie International Edition》，并被評選為VIP（Very Important Paper）論文。我校為第一通訊單位，論文第一作者為合肥工業大學化學與化工學院博士研究生汪康，通訊作者為合肥工業大學江耀副教授、崔鵬教授和University of North Texas的馬勝前教授。

乙烯作為現代化學工業的核心基礎原料，主要通過輕烴蒸汽裂解和甲烷氧化偶聯等工藝制備。然而，在實際工業化生產過程中，乙炔和二氧化碳等副產物雜質的生成不可避免。其存在會顯著降低乙烯產品的純度，影響其作為基礎原料的化學價值。由于乙炔、二氧化碳和乙烯分子在物化性質上極為相似，傳統分離純化方法難以實現其高效分離。因此，開發具有高選擇性、高分離效率的新型分離技術，已成為當前乙烯氣體化工分離與純化領域亟待突破的關鍵技術瓶頸。這一突破不僅對提升乙烯產品質量、降低生產成本具有重要意義，更將有力推動下游產業發展。

圖1：Zn-ox-matz的合成及結構分析

針對這一技術難題，研究團隊基于新型吸附分離技術，創新性地設計并構建了一種具有雙功能特性的柔性吸附材料（Zn-ox-matz）。該吸附材料的獨特之處在于其雙功能協同效應：一方面，其功能位點可實現對乙炔和二氧化碳分子的高選擇性識別。另一方面，其柔性特征可誘導材料結構發生可控轉變，從而顯著提升對三元混合體系中乙烯的分離效率與純化效果。通過系統的實驗表征與理論分析，研究團隊充分證實了Zn-ox-matz的雙功能調控對不同氣體分子動態吸附行為的顯著影響，并驗證了其在乙烯分離與純化方面的優異性能。

圖2：氣體分離性能研究

研究團隊結合多尺度分子模擬和理論計算，深入揭示了Zn-ox-matz吸附材料的結構特征與其氣體分離性能之間的構效關系，進一步闡明了該吸附材料對乙烯的選擇性分離與高效純化機制。該研究不僅為解決工業乙烯分離與純化這一關鍵技術難題提供了創新性解決方案，同時為未來定向設計和優化高性能吸附材料提供了可靠的理論依據和技術指導，對推動吸附分離技術的革新發展具有重要的科學意義和應用價值。此次研究成果的取得，標志著我校在化工分離領域的研究邁上新臺階，為相關產業的發展提供了有力支撐。

圖3：分子模擬及分離過程機理研究

本研究工作得到了國家自然科學基金和中央高校基本科研業務費項目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202508419

來源：合肥工業大學