西交大化工學院-貝士德儀器 先進吸附分離技術(shù) 聯(lián)合實驗室 近一年多時間，在國際和國內(nèi)期刊上共發(fā)表學術(shù)論文約18篇，包括Angewandte Chemie，Chemical Engineering Journal，ACS Catalysis，ACS Nano，Chem. Eng. J.，J. Mater. Chem. A 等,其中影響因子大于10的有 9 篇，JCR一區(qū)文章 15 篇。研究領(lǐng)域 涉及質(zhì)子傳導、二氧化硫和芳香族硫化物捕獲、煙氣脫硫耦合脫碳、煙道氣中SO2捕集、電子特氣（SF6、NF3、CF4、Xe、Kr等）分離、煤層氣分離、溫室氣體六氟化硫捕獲（SF₆、CF₄、NF₃等）、烷烯烴分離、光催化CO2還原等多個領(lǐng)域。以下例舉“先進吸附分離技術(shù)"聯(lián)合實驗室近年發(fā)表的部分精彩文章：

例舉文章 1

兩性離子共價有機骨架：有吸引力的多孔主體用于氣體分離及無水質(zhì)子傳導

該研究成果以“Zwitterionic Covalent Organic Frameworks: Attractive Porous Host for Gas Separation and Anhydrous Proton Conduction"（兩性離子共價有機骨架：有吸引力的多孔主體用于氣體分離及無水質(zhì)子傳導）為題發(fā)表于國際期刊《美國化學會-納米》（ACS Nano）上，影響因子15.881。西安交通大學化學工程與技術(shù)學院為本文單位，博士生傅鈺為論文一作，馬和平研究員為通訊作者。

本研究工作以共價有機骨架（COF）為功能性平臺，同時將陰、陽離子官能團引入到COF孔道中，實現(xiàn)了兩性離子概念與多孔結(jié)晶材料的結(jié)合。兩性離子COF內(nèi)同時具備陰、陽離子位點排列的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)在納米通道內(nèi)的電荷密度調(diào)節(jié)，允許對其結(jié)構(gòu)和功能進行原子水平調(diào)控，這給設(shè)計具備功能導向的材料提供了新的思路。文中設(shè)計并合成了三種兩性離子COF材料，作為多孔主體在SO₂/CO₂氣體分離及無水質(zhì)子傳導領(lǐng)域均展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。兩性離子COF孔道內(nèi)分散的正、負電荷基團可以作為SO₂的兩種不同的極性位點，使其實現(xiàn)了高SO₂吸附量及突出的SO₂/CO₂分離性能。此外，相反電荷片段的組合賦予了兩性離子COF豐富的離子遷移位點，使其在負載三氮唑、咪唑后實現(xiàn)了優(yōu)異的質(zhì)子傳導性能。理論計算與介電常數(shù)分析相結(jié)合，證實了COF孔道內(nèi)陽離子和陰離子基團的存在能夠有效促進質(zhì)子載體中質(zhì)子的釋放。我們相信兩性離子在COF材料中的成功結(jié)合可以為COF的各種應(yīng)用提供無限的可能。

圖 . (a) 離子型聚合物、兩性離子型聚合物、離子型COFs和兩性離子型COFs示意圖；(b) 三種不同結(jié)構(gòu)的兩性離子型COFs合成示意圖（注：陰離子和陽離子位點分別用藍色和黃色標記）。

例舉文章 2

具有創(chuàng)紀錄CH4/N2分離比的鎳基MOF材料用于煤層氣分離

該研究成果以 “Nickel-Based Metal–Organic Frameworks for Coal-Bed Methane Purification with Record CH4/N2 Selectivity" 為題發(fā)表于國際期刊《德國應(yīng)用化學》(Angew. Chem. Int. Ed.)(IF=15.336)上，并被選為Angewandte Chemie 封面文章和熱點論文?；瘜W工程與技術(shù)學院博士生王少敏為論文一作，楊慶遠教授為本文通訊作者，西安交通大學化工學院為論文通訊作者單位。

實現(xiàn)雙碳目標，天然氣是目前最現(xiàn)實的低碳清潔能源，但我國常規(guī)天然氣產(chǎn)能不足，需開發(fā)煤層氣等非常規(guī)天然氣作為補充。煤層氣俗稱“瓦斯"，其主要成分是甲烷，是一種與煤共生、以吸附態(tài)存儲于煤層內(nèi)的非常規(guī)天然氣，我國煤層氣儲量豐富，2020年探明的儲量約為4200億立方米。但超過70%的煤層氣在開采時，由于開采技術(shù)（井下抽采）的原因混入了大量的空氣，導致形成了低濃度的煤層氣（甲烷濃度＜30%）而得不到很好的利用，低濃度的煤層氣一般被直接排放到大氣，造成了資源浪費和溫室效應(yīng)。所以現(xiàn)階段煤層氣的分離與提濃技術(shù)已成為煤層氣開發(fā)和利用的行業(yè)瓶頸問題，是需要攻克的關(guān)鍵節(jié)點。針對上述問題，西安交通大學化工學院楊慶遠教授課題組研發(fā)了系列鎳基-金屬有機框架（MOF）材料，其中超微孔MOF材料Ni(ina)₂具有甲烷/氮氣選擇性高（15.8）、吸附容量大（46.7 cm³/g）和分子擴散速率快（10.6-19.0 cm3g^-1s^-1）的特點,較好地解決了氣體分離領(lǐng)域的“trade-off"效應(yīng)，實現(xiàn)了煤層氣中甲烷和氮氣的高效分離。理論模擬計算和單晶結(jié)構(gòu)解析表明Ni(ina)2和甲烷分子之間存在較強的作用力，可以從低濃度煤層氣中選擇性地捕獲甲烷分子。另外，Ni(ina)2具有很好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，可以批量化制備，是一種理想的固體吸附劑，該工作為工業(yè)上煤層氣的分離提供了新思路。

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