分子筛效应(分子筛效应名词解释)
近日 ， 中山大学化学学院张教授在《Nature Materials》上发表论文 ， 报道了配位聚合物多孔材料吸附分离的新进展 ， 提出并验证了中等尺寸分子筛的概念 。
【分子筛效应名词解释 分子筛效应】论文链接:
http://dx.doi.org/10.1038/s41563-019-0427-z
化学混合物的分离和纯化是化学工业中的主要能源消耗 。例如 ， 作为单体原料的合成橡胶、热塑性塑料、树脂等 。 ， 苯乙烯主要来源于乙苯的催化裂化/脱氢反应 。由于反应受热力学限制 ， 产物中含有大量未反应的乙苯 ， 以及苯和甲苯等一些副产物 。在工业上 ， 通常需要使用几个真空蒸馏/精馏塔来获得聚合纯度(99.5%)的苯乙烯 。
将传统的分离纯化技术如蒸馏改为基于多孔材料的吸附分离有望大大降低能耗 。分子筛在分子水平上具有均匀的孔径 ， 只能让小于孔径的分子通过 ， 从而达到理想的吸附选择性 。但是 ， 当混合物中有许多不同尺寸的组分 ， 而纯化目标不是最小的组分时 ， 分子筛的效果会大大降低 。例如苯乙烯的粒径在乙苯和苯/甲苯之间 ， 用分子筛一次吸附不可能得到高纯度的苯乙烯 。
传统分子筛效应与中型分子筛效应的比较
张教授的研究团队长期致力于配位聚合物多孔材料的设计、功能和机理研究 ， 开发了“动力学控制的柔性”(J. Am 。化学 。社会主义者2008, 130, 6010;纳特 。Sci 。修订版2018 ， 5 ， 907) ， “通过亲水通道捕获疏水分子”(NAT 。Communi.2015 ， 6 ， 8697) ， “通过控制客体分子的构型来控制吸附选择性”(Science 2017 ， 356 ， 1193)等 。
最近 ， 他们提出了一种新的吸附和分离原理 ， 称为中等尺寸分子筛(iSMS) ， 它只能吸附复杂混合物中的中等尺寸目标组分 ， 并解决了苯乙烯分离和纯化等重要要求 。为了实现这种特殊的吸附行为 ， 多孔材料必须具有适当的柔性 ， 从而通过结合热力学原理(太小的分子吸附能不足以打开柔性框架)和动力学原理(太大的分子尺寸超过打开的孔窗)来排除非目标成分 。他们设计合成了一个柔性有限的配位聚合物多孔材料MAF-41的实例 ， 实现了乙苯、苯乙烯、甲苯和苯混合物中苯乙烯的超高效纯化(选择性3300) 。只需要一个吸附-解吸循环就可以获得纯度为99.9%+ 。MAF-41还具有超高的热稳定性(500℃)、水稳定性(沸水 ， pH3-14)和超疏水特性 ， 有利于实际应用 。
同时 ， 《自然·材料》杂志发表了莫里斯教授的新闻评论论文(http://dx . doi . org/10.1038/s 41563-019-0437-x) ， 对这项工作给予了高度评价 。
本文第一作者为博士(2016年毕业 ， 现为学院特约副研究员) ， 张教授为通讯作者 。本文的合作者包括工程师、杜教授和中山大学国家超级计算广州中心的颜辉博士 。这项工作得到了陈晓明教授的大力支持 ， 并得到了国家自然科学基金、广东省珠江人才计划“地方创新团队”和广东省重点领域R&D计划的资助 。(来源:中山大学化学学院)
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