近日，国家自然科学基金委发布了《国家自然科学基金委员会2021年度报告》，该报告总结了国家自然科学基金2021年度各类项目申请与资助情况、“十三五”优秀成果回顾及重要成果巡礼情况等。其中化学与材料学院李丹教授和陆伟刚教授团队在丙烯/丙烷分离方面取得突破性进展，并入选该报告的优秀成果巡礼，成为四十七项重要资助成果之一。

丙烯是全球产量最高的基础有机化工原料之一，年产量超过1亿吨。丙烷裂解生产丙烯是近年来工业界新兴的技术路线之一。然而，为了去除残留的丙烷得到高纯度的丙烯，工业上往往需要以高昂的设备投资和巨大的能量消耗作为代价。基于传统筛分机制的分子筛分离技术，已被广泛应用于石油化工、煤化工、空气分离与净化、环境治理等多个应用领域。然而，分子筛吸附剂的研究始终存在许多挑战，尤其表现在精确的孔径设计，吸附动力学缓慢和吸附量低等方面。

在国家自然科学基金项目（批准号：21731002，21975104）等资助下，暨南大学李丹教授和陆伟刚教授团队首次提出了一种正交阵列动态筛分新机制，成功合成并制备出一种基于该新筛分机制的金属-有机框架材料（命名为JNU-3）(见图1)。JNU-3材料呈现三维网格结构，沿着晶体学a轴是4.5Å× 5.3 Å的一维通道，一维通道两侧具有排列整齐的分子口袋，且分子口袋和一维通道之间以一个约3.7 Å的动态“葫芦形”窗口进行相连。混合物丙烯和丙烷可以在一维通道中快速扩散，而分子口袋则通过“葫芦形”窗口选择性地捕获丙烯分子，从而获得最佳的丙烯/丙烷分离效果，即每公斤JNU-3可得到53.5升聚合级纯（99.5 %）的丙烯。研究人员通过原位单晶衍射和分子模拟，进一步解析了丙烯/丙烷分子与JNU-3材料之间的分子相互作用诱导的新筛分机制和动态过程，相关研究成果在《自然》（Nature）期刊发表。该研究成果不仅为丙烯/丙烷及其它重要气体分子的高效分离提供绿色解决方案，而且也为设计下一代新型分子筛提供了新思路。

图1 JNU-3分子结构

原文链接：https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab1381/info86713.htm

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-03627-8