低碳烯烃(C2-C4)如乙烯,丙烯,1,3-丁二烯作为应用广泛的大宗化工产品,在国民经济中占据重要的地位。低碳烯烃的来源广泛,包括石脑油裂解、甲醇制烯烃、烷烃催化氧化等,不同来源产生的低碳烯烃含量不同,以混合物形式存在的产物无法直接工业应用。因此,高效分离/纯化轻烃混合物进而得到高品质、高纯度的气体产品,是实现其高效利用的前提条件。金属有机骨架材料(MOF)作为第三代新型多孔材料,近年来在轻烃分离领域显示出巨大的应用潜力。
图1. MOF材料分离低碳烃的研究进展时间轴
近来,太原理工大学李立博课题组发表综述,概述了MOF用于低碳烯烃分离的现状和机理。第一部分,针对不同轻烃产物的分离要求,对MOF材料进行了精确的孔径调控、配体功能化修饰、构筑吸附位点、调变柔性结构“开口压力”等,梳理总结了不同MOF材料用于不同类型低碳烃分离的实例。第二部分着重探讨了MOF材料面临实际工业化应用中,所需解决的一些关键问题(包括水/化学/热稳定性、扩散速率与选择性之间的平衡关系、大批量合成以及材料成型方法),以及现阶段研究者给出的一些解决思路和应对措施。文章最后对MOFs发展前景做出展望,提出了MOF材料的未来发展方向和走向实际应用将面临的挑战。
图2. MOF材料的低碳烃分离机理和工业化面临的挑战
相关论文分别发表在期刊Materials Chemistry Frontiers (https://doi.org/10.1039/D0QM00186D)。李立博教授为文章通讯作者,硕士研究生兰天昊为文章的第一作者。
Materials Chemistry Frontiers于2016年创刊,聚焦新型无机材料、有机/高分子材料、高性能复合材料以及纳米材料等领域,报道先进性功能材料的化学合成、结构表征、性能探索、以及制备工艺改进等方面的多学科交叉热点研究。于2019年正式被Web of Science收录,预计影响因子7-8。