近日，《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater.）发表了我校先进分离膜材料全国重点实验室仲崇立教授团队青年教师黄宏亮副研究员为主完成的乙烯纯化方面的研究成果。该成果的第一作者为博士生郑铭泽，黄宏亮副研究员为通讯作者（CO2 Chemical Trap and Electronegative Microenvironment Enable Metal-Organic Framework with One-Step Ethylene Purification from Quaternary Mixture，M. Zheng, Z. Fang, W. Xue, T. Yan, H. Huang* and C. Zhong, Adv. Funct. Mater., 2025, 2422135）。该工作通过分离材料创新，实现了一步乙烯高纯度分离。
乙烯（C2H4）是石化工业中合成聚乙烯和众多有机化学品的关键基础原料，目前其年产量接近2亿吨，并在继续增长。C2H4通常由碳氢化合物蒸汽裂化产生，其伴随产生的乙炔（C2H2）、乙烷（C2H6）和二氧化碳（CO2）杂质会对后续的C2H4应用产生重大影响。工业上，首先采用纯碱去除CO2，再生过程需要大量的能量输入和额外的溶剂补充；然后通过高压、高温催化加氢去除C2H2；最后采用低温蒸馏去除C2H6。因此，研发低能耗、低污染的一步乙烯纯化方法，实现该过程的低碳流程再造，具有重要的科学和实际意义。
图1、在电负性微环境下构建CO2化学陷阱，从四组分混合物中实现乙烯一步纯化
本研究展示了一种在电负性微环境MOF中构建CO2化学阱的通用策略，实现了从C2H2/C2H6/CO2/C2H4四组分混合物中一步纯化C2H4。通过在CFA-Zn MOF中引入仿酶的Zn-OH基团，可以有效实现CO2化学固定，而MOF中的电负性微环境保证了对C2H2和C2H6杂质的优先吸附，从而实现从四组分混合物中一步纯化得到C2H4。
本工作受到国家重点研发计划项目、国家自然基金重点项目等资助。
（审稿：先进分离膜材料全国重点实验室 仲崇立 编辑：党委宣传部 李焕峰）
图片来源：先进分离膜材料全国重点实验室