第一作者：Libo Li, Rui-Biao Lin
通訊作者：Jinping Li, Wei Zhou, Banglin Chen
第一單位：太原理工大學(xué)
研究亮點：
1. 發(fā)現(xiàn)了含有鐵-超氧位點的MOF對乙烷的吸附能力比乙烯更強。
2. 實現(xiàn)了在室溫室壓下高效分離制99.99%純乙烯。
乙烯是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心，全球年產(chǎn)量過億噸，其產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的70%以上,在國民經(jīng)濟中占有不可忽視的重要地位。在乙烯生產(chǎn)過程中，往往需要通過低溫工藝分離乙烷來實現(xiàn)提純，這一工藝耗能巨大。
近年來，以MOF為代表的多孔材料膜在乙烷/乙烯低能耗高選擇性分離領(lǐng)域取得豬肚哦重要進展。這些材料大多對乙烯具有更強的親和力，然而，由于乙烯量大，乙烷量少，對乙烷的吸附可以使整個膜分離效果更加高效。
有鑒于此，太原理工大學(xué)Jinping Li和美國德州大學(xué)圣安東尼奧校區(qū)陳邦林、美國國家標準與技術(shù)研究所Wei Zhou等團隊合作，發(fā)現(xiàn)含有鐵-超氧位點的MOF對乙烷的吸附能力比乙烯更強，并實現(xiàn)了在室溫和正常壓力下的高效分離。
圖1. 中子衍射確定結(jié)構(gòu)
研究人員根據(jù)前人經(jīng)驗制備出Fe2(O2)(dobdc)這種微孔MOF，中子衍射研究和理論計算研究表明，F(xiàn)e-超氧位點對乙烷具有優(yōu)先吸附作用。在室溫室壓條件下分離乙烷/乙炔混合物，研究人員一次性得到了純度高達99.99%的乙烯（聚合物級），產(chǎn)量較大，能耗較低。據(jù)作者介紹，這是目前為止氣體分離制聚合物純乙烯的最佳材料。
總之，這項研究為通過吸附位點調(diào)控來增強乙烷/乙烯選擇性分離提供了全新的思路，進一步推動了MOF在高效、低能耗的工業(yè)分離中的實際應(yīng)用。
圖2. 乙烷/乙烯在MOF中的吸附等溫曲線及計算和模擬
圖3. 穿透曲線實驗
作者簡介：
李晉平教授
李晉平，男，1964年生，山西大寧人，中共黨員，工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師，新世紀百千萬人才工程國家級人選，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家，山西省重點學(xué)科應(yīng)用化學(xué)學(xué)科帶頭人?，F(xiàn)任太原理工大學(xué)副校長，氣體能源高效清潔利用山西省重點實驗室主任，山西省煤層氣高效開采與利用協(xié)同創(chuàng)新中心主任，兼任中國能源學(xué)會常務(wù)理事，國家自然科學(xué)基金委化學(xué)部會評專家，兼任Chin. J. Chem. Eng.等期刊編委。
李晉平教授多年來主要從事氣體能源高效清潔利用的研究，取得了系列開創(chuàng)性研究成果，包括：
圍繞低濃度煤層氣脫氧與除氮的高效富集利用，率先將分子篩引入低濃度煤層氣富集領(lǐng)域；
開發(fā)了變壓吸附分離甲烷/氮氣裝置及相關(guān)工藝；
利用柔性金屬有機骨架材料獨特的分子識別效應(yīng)成功實現(xiàn)了丙烯中低濃度丙炔的高效分離；
系統(tǒng)研究了多孔材料的物理吸附儲氫，闡明了儲氫機理和構(gòu)效關(guān)系；
開發(fā)了溫和條件下光電水解制氫的系列高效的陽極析氧催化劑。
李晉平教授主持國家“863”計劃項目、“973”前期研究專項、國家自然科學(xué)基金重點及面上項目、山西省煤基產(chǎn)業(yè)鏈煤層氣專項子項目、山西省科技攻關(guān)項目及山西省省自然科學(xué)基金等項目30余項。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，其中SCI收錄120余篇，SCI被引2000余次；授權(quán)中國發(fā)明專利18項。作為主要完成人獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項，山西省技術(shù)發(fā)明一等獎1項，省部級自然科學(xué)二等獎3項。先后獲得“第九屆侯德榜化工科學(xué)技術(shù)獎-創(chuàng)新獎”、“新世紀學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人333人才省級人選”、“山西省五一勞動獎?wù)隆焙汀吧轿魇「叩葘W(xué)校中青年拔尖創(chuàng)新人才”等榮譽稱號。
拓展閱讀：
Science：電場固定MOF晶格，增強氣體分離選擇性！
2017年，漢諾威大學(xué)A.Knebel和J. Caro等人報道了一種通過電場固定ZIF-8晶格和孔道尺寸的策略，增強了丙烷和丙烯等氣體混合物的精確分離。
A. Knebel, J. Caro et al. Defibrillationofsoft porous metal-organic frameworks with electric fields. Science 2017,358,347-351.
Science：MOF分離丁二烯！
2017年，中山大學(xué)張杰鵬教授團隊通過對客體分子的柔性控制策略，實現(xiàn)了在室溫和大氣壓力下對1,3-丁二烯的高選擇性分離純化，純度達到99.5%以上！
Pei-Qin Liao, Jie-Peng Zhang et al.Controlling guest conformation for efficient purification of butadiene. Science2017, 356, 1193-1196.
Science：MOF膜分離丙烯/丙烷！
2018年，華盛頓大學(xué)XiaoliMa和Michael Tsapatsis團隊發(fā)展了一種配體誘導(dǎo)（LIPS）氣相制備高選擇性高透過性ZIF-8膜的新策略，實現(xiàn)了對丙烯/丙烷的有效分離。
Xiaoli Ma, Prashant Kumar, Nitish Mittal,Michael Tsapatsis et al. Zeoliticimidazolate framework membranes made byligand-induced permselectivation.Science 2018, 361,1009-1011.
Science：MOF選擇性分離丙烯！
2016年，Eddaoudi課題組利用MOF固定的孔形狀和大小，在常壓下從丙烷和丙烯混合物中選擇性分離丙烯，為低能耗、低成工業(yè)氣體分離帶來新的思路！
A. Cadiau, K. Adil, M. Eddaoudi et al.metal-organic framework–based splitter for separating propylene from propane.Science, 2016, 353, 137-140.
邢華斌Science：MOF選擇性分離乙炔！
2016年，浙江大學(xué)邢華斌團隊利用MOF對乙炔的選擇性親和力，實現(xiàn)了從乙炔和乙烯混合物中選擇性分離乙炔，為低能耗、低成本工業(yè)氣體分離帶來新的思路！
Xili Cui,* Kaijie Chen,* Huabin Xing,Michael J. Zaworotko, Banglin Chen et al. Pore chemistry and size control inhybrid porous materials for acetylene capture from ethylene. Science, 2016,353, 141-144.
參考文獻：
Libo Li, Rui-Biao Lin, Jinping Li, Wei Zhou,Banglin Chen et al. Ethane/ethylene separation in a metal-organic frameworkwith iron-peroxo sites. Science 2018, 362, 443-446.
http://science.sciencemag.org/content/362/6413/443
