2016年5月19日，Science杂志在线发表了浙江大学化工学院邢华斌组、与爱尔兰利莫瑞克大学Michael J. Zaworotko和美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林组成的联合研究团队的合作研究成果“Pore chemistry and size control in hybrid porous materials for acetylene capture from ethylene”（DOI: 10.1126/science.aaf2458）。他们采用离子杂化多孔材料分离乙炔和乙烯，可兼具分离选择性与高吸附容量。 

　　气体吸附分离过程中普遍存在选择性和容量难以兼具的现象（trade-off效应），导致设备投资和能耗居高不下。例如，乙烯和乙炔是基础化工原料，乙烯生产的技术水平和规模标志着一个国家石油化学工业的发展水平。在聚合级乙烯和乙炔的生产过程中，至关重要的一步是乙炔和乙烯的分离，现有方法包括溶剂吸收和乙炔选择性催化加氢，存在能耗高和消耗大等不足。 

　　针对该挑战，该文章首次提出了离子杂化多孔材料吸附分离乙炔和乙烯的方法。一方面，通过无机阴离子的强氢键作用实现乙炔分子的专一性识别，获得文献报道最高的乙炔乙烯分离选择性（39.7-44.8）。另一方面，调控阴离子的空间几何分布和孔径大小，促使被吸附的乙炔分子之间或乙炔分子-多孔材料之间形成协同作用，获得极高的吸附容量（0.025bar时达2.1mmol/g），从而解决传统气体吸附过程分离选择性和容量难以兼具的挑战。与美国国家标准与技术研究院（NIST）的周伟（Wei Zhou）研究员合作采用中子衍射验证了杂化多孔材料选择性吸附乙炔的结构及机理。 

　　杂化多孔材料和乙炔的中子衍射晶体结构图（A和B）；

乙炔乙烯混合气（1/99）穿透时间及吸附容量比较（C）；乙炔乙烯混合气（50/50）穿透时间及吸附容量比较（D）。 

　　混合气吸附分离获得的穿透曲线十分陡峭，表明该多孔材料具有很好的扩散传递性能。作者展示了实验室中应用该材料分离乙烯和乙炔的过程：将杂化多孔材料装填入吸附柱中，混合气体以一定流速通入吸附柱，乙炔被完全吸附，得到高纯度乙烯。分离结束后，采用惰性气体吹扫或加热抽真空方法可以实现材料的再生和乙炔气体的回收。 

　　该研究成果不仅为乙烯和乙炔的高效分离与节能降耗提供解决方法，而且也为其它气体的分离提供新的思路。 

　　（摘自X-MOL化学平台）