中国教育在线讯 2021年7月21日，国际顶尖学术期刊《自然》(Nature, 2021, 595, 542–548)在线发表了暨南大学化学与材料学院陆伟刚教授和李丹教授研究团队的研究成果《Orthogonal-array dynamic molecular sieving of propylene/propane mixtures》。

　　分子筛是一种很成熟的分离材料，已被广泛应用于石油化工、煤化工、空气分离与净化、环境治理等多个领域。但是，分子筛吸附剂的应用也存在许多挑战，例如，精确的孔径设计困难，吸附动力学缓慢和吸附量低。为解决上述问题，暨南大学化学与材料学院陆伟刚教授和李丹教授研究团队提出了一种新的分离机制：正交阵列动态筛分，在由金属节点和有机配体通过自组装形成的一类具有确定组成与结构和多样化孔道的新兴晶态多孔材料金属-有机框架上，成功解决了传统分子筛吸附动力学缓慢和吸附量低的问题。

李丹教授

　　暨南大学化学与材料学院院长李丹教授介绍，由研究人员设计、开发并合成的基于该筛分机制的金属-有机框架材料(被命名为JNU-3)，其一维通道带有嵌入的动态分子口袋，可以在本质上不同的压力下高效地分离丙烯/丙烷(1/1)混合物，每公斤JNU-3可以得到53.5升聚合级(99.5 %)的丙烯，具有迄今为止最佳的丙烯/丙烷分离性能，实现了丙烯/丙烷分离领域的突破性进展，为设计下一代分离材料指出了新的方向。

　　丙烯是全球产量最高的基础有机化工原料之一，年产量超过1亿吨。工业上，丙烯主要通过石油催化裂解或丙烷脱氢来制备。聚合级丙烯主要用于生产聚丙烯。在我们生活中，小到聚丙烯(PP)塑料瓶、晶莹剔透的“有机玻璃”和婴儿的尿不湿，大到家电外壳和汽车零部件等都是丙烯深加工的产物，聚丙烯在抗疫防疫中更大显身手，是防护口罩、防护服熔喷无纺布专用料，也是注射器、护眼罩和输液瓶等的生产原料。

　　丙烷裂解生产丙烯这一技术在工业上不能直接得到聚合级(高纯度)的丙烯(≥ 99.5 %)。为了去除残留的丙烷，工业上往往以高昂的设备投资和巨大的能量消耗作为代价。因此，在能源危机日渐严重的今天迫切需要开发出低能耗的丙烯纯化技术，寻求绿色的分离方案，是未来实现我国碳达峰、碳中和的重大需求。

　　陆伟刚/李丹教授研究团队长期致力于超分子配位功能材料的分子设计、合成技术、晶体工程和材料创制，探索这些材料在能源、环境和生物医药等领域的应用。已发展了“柔性框架材料诱导锲合机制(JNU-1)”和“笼状腔体多层筛分机制(JNU-2)”等新型能源气体吸附分离理论和概念。

　　值得一提的是，这篇研究工作，全部由暨南大学研究人员完成，仅有暨南大学一个完成单位。这一研究的相关工作得到了国家自然科学基金重点项目、广东省自然科学基金、广东省基础与应用基础研究重大项目和暨南大学等的大力支持。

　　该研究可能被广泛应用至石油化工、疫情防控、医疗卫生等多个领域。暨南大学为该篇论文的唯一完成单位，该校化学一级学科博士点首届博士研究生曾恒为论文第一作者。据李丹教授介绍，暨大研究团队受到英国和美国学者以及中国石化等相关企业的密切关注，称他们为该领域提供了全新思路和参考价值。李丹表示，目前研究处于实验室成果，期待未来运用于工业，为我国节能减耗作出贡献。

　　附：

　　论文题目：Orthogonal-array dynamic molecular sieving of propylene/propane mixtures

　　论文作者：曾恒，谢默，王婷，危荣佳，谢小静，赵一芳，陆伟刚*，李丹*

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03627-8

　　中国教育在线 林剑 通讯员 苏运生 苏倩怡