西安交通大学 ZAI-3N材料 让乙烷乙烯自动分流，纯度突破99.4%

来自 实验室仪器网

西安交通大学化工学院杨庆远教授团队与北京大学杨四海教授新科研成果：锌基MOF实现乙烷/乙烯超高选择性分离。

乙烯是全球核心基础化工原料，年需求量超2.1亿吨。当前工业乙烯/乙烷分离以低温精馏为主，能耗巨大，约占全球总能耗0.3%，研发低能耗、高选择性的乙烷选择性吸附材料，实现乙烯一步法纯化，成为化工分离领域的迫切需求。

针对这一产业痛点，西安交通大学化工学院杨庆远教授团队与北京大学杨四海教授合作，提出“分子门控”分离新策略，成功设计合成锌–腺嘌呤基金属–有机框架材料ZAI‑3N，在低碳烃分离方向取得重要进展。该材料通过在孔道内精准引入氨基官能团，构建出温度响应型“分子门”结构，可精准识别乙烷与乙烯分子差异。

测试数据显示，在313K、1bar条件下，ZAI‑3N的乙烷/乙烯吸附量比高达10.6，IAST选择性达11.7，性能优于现有主流多孔材料。同步辐射X射线粉末衍射与理论模拟表明，其分离机制清晰：乙烷的甲基能触发氨基旋转，打开“分子门”，扩散能垒仅约5kJ/mol；而乙烯的π电子会显著提升能垒至约11kJ/mol，从而实现对乙烷的优先吸附。

动态穿透实验证实，该材料可一步制备纯度超99.4%的聚合级乙烯，且循环使用性能稳定，满足工业连续运行要求。该成果不仅解决乙烯/乙烷分离难题，其“分子门控”设计思路还可拓展至丙烷/丙烯、乙炔/乙烯等多项高难度工业分离场景，通用性强、应用前景广阔。

相关研究成果以长文形式发表于国际化学顶级期刊《德国应用化学》，西安交大为第一完成单位与第一通讯单位。研究得到国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划、科学探索奖等项目支持，为下一代高性能吸附材料开发提供全新范式，助力化工分离过程绿色低碳转型。

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