今天（12月15日），浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院、杭州國(guó)際科創(chuàng)中心邢華斌教授、楊立峰研究員團(tuán)隊(duì)宣布研發(fā)出一種新材料ZU-609，能快速精準(zhǔn)低碳地分離石油中的丙烯丙烷，相關(guān)成果論文在北京時(shí)間2023年12月15日凌晨在線發(fā)布于國(guó)際頂級(jí)期刊《科學(xué)》。
 

科研團(tuán)隊(duì)成員：從左往右為楊立峰、崔稷宇、邢華斌（文中圖片均由浙江大學(xué)提供）

圖：左為新材料ZU-609 右為內(nèi)部機(jī)構(gòu)（文中圖片均由浙江大學(xué)提供）

難舍難分的“好朋友” 如何被浙大分離？

生活中，小到口罩、化妝品，大到家電、醫(yī)療器械，粗放到塑料制品，精細(xì)到芯片，很多化工產(chǎn)品的原料都含有丙烯，丙烯是世界上需求量最大的化工品之一，數(shù)據(jù)顯示，2022年全球丙烯產(chǎn)量超過(guò)了1.2億噸。

然而在常溫狀態(tài)下，丙烯與丙烷就像一對(duì)難舍難分的好朋友緊緊抱在一起，結(jié)構(gòu)上它們只有兩個(gè)氫原子的差別，而且大小只差0.04納米（相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的百萬(wàn)分之一）。因此目前工業(yè)上通行的分離辦法只能通過(guò)連續(xù)多次蒸餾，這種方法能耗高，碳排放大，并不環(huán)保。
 

邢華斌教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新材料ZU-609，外觀上看就是一堆粉末，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)就像一個(gè)格外精細(xì)的篩子，在丙烯丙烷通過(guò)“篩子”的過(guò)程中，精準(zhǔn)留下外形大一些的丙烷，而快速放行丙烯。為提高分離精度和純度，團(tuán)隊(duì)甚至在“小孔”兩側(cè)設(shè)置了“隔離墩”以更有效的阻隔丙烷，又把內(nèi)部孔道做的像高速公路一樣寬直，加速丙烯通過(guò)。
 

一個(gè)“篩子” 到底有多高“含金量”

國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》雜志曾指出，發(fā)展高效節(jié)能的烯烴烷烴分離技術(shù)被譽(yù)為七項(xiàng)可以改變世界的化工分離過(guò)程之一。

而一個(gè)理想的“分子篩”應(yīng)該需要做到精準(zhǔn)調(diào)控“篩孔”的大小，從而提高篩選的精度，從這項(xiàng)指標(biāo)看，團(tuán)隊(duì)目前的“作品”稱得上標(biāo)準(zhǔn)，近乎完美。檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，通過(guò)邢華斌團(tuán)隊(duì)的ZU-609“分子篩”，可以從丙烯丙烷混合氣中分離得到99.97%純度丙烯。丙烯分離能耗相較于目前世界上已有的篩分材料降低2倍、生產(chǎn)效率提高2倍。

目前這項(xiàng)技術(shù)正在相關(guān)企業(yè)開(kāi)展應(yīng)用研究，并為從事分離研究的全球同行提供了全新思路。眼下，這項(xiàng)研究還正被嘗試應(yīng)用在部分芯片原材料的國(guó)產(chǎn)化制備上。