近日，重点实验室杨江峰教授课题组在国际期刊Nature Communications《自然-通讯》（IF=15.7）上发表了题为“In situ synthesis of copper-based mordenite for nitrogen/methane sieving”的研究型论文。该论文的第一署名单位为太原理工大学，论文通讯作者为李晋平教授和杨江峰教授，第一作者为2021级博士研究生唐轩。
天然气作为清洁化石能源，其主要成分甲烷（CH4）的热值与利用效率受杂质氮气（N2）影响显著，需通过分离提纯满足管道运输标准。然而，N2与CH4的动力学直径仅相差0.16 Å（N2为3.64 Å，CH4为3.80 Å），要实现精准分离，材料需具备0.1-0.2 Å分辨率的孔径调控能力。长期以来，这种“亚埃级”精度的调控是筛分材料领域的技术难点。团队创新采用高温晶化原位合成策略，成功制备出铜基丝光沸石吸附剂（MOR-Cu）。沸石的十二元环孔道中因有铜组分作为“空间屏障”，形成了非对称的分子门，其有效通道截面缩窄至3.2 Å×5.4 Å，恰好介于N2与CH4分子尺寸之间——仅允许N2进入，而阻挡CH4通过，实现分子级筛分。随着晶化温度的升高，部分铜组分的位置发生了迁移，不仅增大了孔体积，还提升了N2吸附动力学性能，为高容量快速吸附奠定基础。其中，210 ℃晶化制备得到的MOR-Cu-210材料展现出突破性吸附性能，N2吸附容量达0.74 mmol/g，N2/CH4吸附比高达62.1，缓解了传统吸附材料容量与选择性难以兼顾的瓶颈效应。此外，该材料稳定性优异：多次循环吸附测试，N2吸附容量无明显衰减，且可通过室温真空脱附实现完全再生，无需高温处理，大幅降低工业应用能耗。这项工作提供了一个0.1-0.2 Å分辨率孔隙调控的实例，展示了大孔沸石用于极小尺寸差异的混合气筛分方面的巨大潜力。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-63537-5
