從汽水瓶到聚酯纖維服裝，乙烯廣泛地存在于我們的日常生活用品中。為了滿足這一部分需求，殼牌石油公司正在賓夕法尼亞州的比弗縣建設(shè)乙烷裂解裝置，專門用于將天然氣里面的大量乙烷轉(zhuǎn)化成乙烯分子。但是，工業(yè)上用于將乙烷轉(zhuǎn)化為高價值的乙烯的化學反應是有一定限度的，因而生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生不純的乙烯-乙烷混合物。從乙烷中分離純乙烯是一個困難且昂貴的過程，但匹茲堡大學斯旺森工程學院的一項新研究有望簡化這一過程。發(fā)表在《美國化學協(xié)會雜志》和《有機金屬》上的兩篇論文中所描述的這項技術(shù)將通過設(shè)計出僅結(jié)合乙烯分子的材料來避免其液化和蒸餾，從而將乙烯與乙烷分離。

乙烯是具有不飽和鍵的烯烴（如同不飽和脂肪）。當前從乙烷中分離出乙烯的方法是將混合物冷卻至非常低的溫度，再將其液化，然后進料到大型蒸餾塔中分離，這是一種高能耗且昂貴的工藝過程。由化學和石油工程學系的Karl Johnson博士和Gtz Veser博士以及化學系的Nathaniel Rosi教授領(lǐng)導的團隊開發(fā)的這種新工藝將能夠節(jié)省大量能源，同時減少碳排放和成本。

這種新分離方法的核心是孤立的銅原子——烯烴可以像乙烯一樣牢固地與其鍵合。由于銅原子會自發(fā)地聚在一起，從而破壞了它們與烯烴鍵合的能力，因此匹茲堡的研究人員使用金屬有機框架（MOF）在正確的位置有效地隔離了單個的銅原子，從而生產(chǎn)出純度高達至少99.999％的高級乙烯。

Johnson說：“這種材料的獨特之處在于，孤立的銅原子處于金屬有機框架內(nèi)正確的氧化態(tài)和正確的幾何形狀上，這將提供非常高的分離度（比其他的吸附方法要高），并且可以輕松地按比例增大。”化學與石油工程系教授，研究計算中心副主任W.K. Whiteford說道，“MOFs可以替代效率低下且成本高昂的工藝流程。”

由匹茲堡大學化學系的Mona H. Mohamed博士和同事撰寫的論文“在金屬有機框架中設(shè)計石蠟/烯烴分離的開放金屬位點”發(fā)表在《美國化學學會雜志》上。他們合作的另一篇論文“對Cu(I)-MFU-4/中開放金屬位點反應性和利用率的基本探究”發(fā)表在《有機金屬》上。

文章來源：氣品網(wǎng)