中国科学家实现化学选择性炔烃/烯烃吸附分离

仙仙

中国科学院大连化学物理研究所研究员江凌团队、南开大学研究员李兰冬团队和曼彻斯特大学教授杨四海团队合作，利用自主研制的红外光解离实验装置，成功表征了关键反应中间体，揭示了镍负载八面沸石催化剂对炔烃/烯烃化学选择性吸附分离的深层次机制。日前，相关成果发表于《科学》。


反应中间体的探测与表征是诠释化学反应机理的关键。然而，这些反应中间体的数量密度低、寿命短、结构复杂，对它们的实验研究非常困难。江凌团队将高分辨率质谱与光参量振动激光器相结合，自主研制了具有国际先进水平的红外光解离光谱，可原位/在线高灵敏探测关键反应中间体的组成与结构，对诠释催化反应机制具有重要作用。


低碳烯烃是化学工业最基本的原料之一，其生产过程会引入少量炔烃杂质，对其聚合与后续加工产生极大影响。高效去除炔烃杂质、生产聚合物级低烯烃是极具挑战性的国际前沿科学问题。


李兰冬课题组设计合成了镍负载八面沸石催化剂，它在乙炔/乙烯、丙炔/丙烯、丁炔/丁二烯等分离过程中均表现出高炔烃动态吸附容量与炔烃/烯烃分离选择性，同时还表现出优异的循环稳定性，对操作条件（温度、压力、气体浓度、杂质等）不敏感，可满足工业吸附分离的基本要求。


研究人员利用红外光解离实验装置，围绕镍负载八面沸石催化剂对乙炔/乙烯的吸附机制进行了研究。研究证实，镍负载八面沸石催化剂对乙炔具有较高的吸附选择性，具有在混合气流中去除痕量乙炔的分离能力，确认了基于化学键的炔烃/烯烃分离的新策略，有望推动镍负载八面沸石催化剂分子筛材料在相关工业吸附分离过程中的应用。