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邢華斌教授、利莫瑞克大學(xué)Michael J. Zaworotko教授、德克薩斯大學(xué)圣安東尼奧分校陳邦林教授為論文共同通訊作者；浙江大學(xué)博士生崔希利和利莫瑞克大學(xué)陳凱杰博士后為共同第一作者。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目、國(guó)家“萬人計(jì)劃”青年拔尖人才、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才等項(xiàng)目的資助。

近年來，天然氣、頁巖氣和乙烯等氣體在我們的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用越來越廣，然而氣體分離過程中普遍存在容量難以兼具的現(xiàn)象（trade-off效應(yīng)）和選擇性難題。由于這些限制，工業(yè)界往往以巨大的能量消耗和高昂的設(shè)備投資作為代價(jià)，來實(shí)現(xiàn)高純氣體制備。

論文中選取重要化工原料乙烯和乙炔氣體為研究對(duì)象。乙烯是目前人類制造最大量的化學(xué)品（約1.6億噸/年），一個(gè)國(guó)家的乙烯生產(chǎn)的規(guī)模和技術(shù)水平標(biāo)志著他的石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平。乙炔則被譽(yù)為“有機(jī)化工之母”。乙炔和乙烯的分離在聚合級(jí)乙烯和乙炔的生產(chǎn)過程中至關(guān)重要。邢華斌教授及其合作者首次研發(fā)出了離子雜化多孔材料分離乙烯和乙炔的方法。

該材料擁有三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)（示圖C），網(wǎng)格上嵌有的無機(jī)陰離子通過氫鍵（示圖F）作用可專一性的識(shí)別乙炔分子，從而能將乙炔和乙烯選擇性分離，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)獲得了迄今為止最佳的乙炔乙烯分離效果。與此同時(shí)，調(diào)控陰離子的孔徑大小和空間幾何分布，促使被吸附的乙炔分子之間或乙炔-多孔材料之間形成協(xié)同作用，獲得了極高的乙炔吸附容量。從而解決了傳統(tǒng)的氣體吸附材料對(duì)于容量和分離選擇性難以兼具的巨大挑戰(zhàn)。

在一定的流速下，混合氣體通過裝有該種材料的吸附柱中，乙炔被完全吸附，從而收集到高純度的乙烯。分離結(jié)束后，可以采用直接抽真空或者用惰性氣體吹掃的方法可以實(shí)現(xiàn)乙炔的回收和吸附材料的再生，整個(gè)過程簡(jiǎn)單節(jié)能和高效，具有很大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

《科學(xué)》雜志的三位審稿專家對(duì)這篇文章均給予很高評(píng)價(jià)。認(rèn)為文章報(bào)道的吸附分離性能令人非常驚訝。該研究成果不僅為乙烯和乙炔的高效分離和降低分離能耗提供解決方法，還可以為其它重要?dú)怏w的分離提供了類似新的思路。

邢華斌教授說：關(guān)于乙炔和乙炔分離這個(gè)方向他們項(xiàng)目組已經(jīng)做了有六年的時(shí)間，science報(bào)道的此次研究成果耗時(shí)接近三年，邢華斌教授還說：他們的下一步計(jì)劃是力爭(zhēng)把此項(xiàng)分離技術(shù)應(yīng)用在在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中。