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

科研團隊成員：從左往右為楊立峰、崔稷宇、邢華斌（文中圖片均由浙江大學提供）

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

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)量超過了1.2億噸。

然而在常溫狀態(tài)下，丙烯與丙烷就像一對難舍難分的好朋友緊緊抱在一起，結構上它們只有兩個氫原子的差別，而且大小只差0.04納米（相當于一根頭發(fā)絲的百萬分之一）。因此目前工業(yè)上通行的分離辦法只能通過連續(xù)多次蒸餾，這種方法能耗高，碳排放大，并不環(huán)保。
 

邢華斌教授團隊研發(fā)的新材料ZU-609，外觀上看就是一堆粉末，而內(nèi)部結構就像一個格外精細的篩子，在丙烯丙烷通過“篩子”的過程中，精準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，團隊甚至在“小孔”兩側設置了“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。
 

一個“篩子” 到底有多高“含金量”

國際頂級期刊《自然》雜志曾指出，發(fā)展高效節(jié)能的烯烴烷烴分離技術被譽為七項可以改變世界的化工分離過程之一。

而一個理想的“分子篩”應該需要做到精準調(diào)控“篩孔”的大小，從而提高篩選的精度，從這項指標看，團隊目前的“作品”稱得上標準，近乎完美。檢測數(shù)據(jù)顯示，通過邢華斌團隊的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。

目前這項技術正在相關企業(yè)開展應用研究，并為從事分離研究的全球同行提供了全新思路。眼下，這項研究還正被嘗試應用在部分芯片原材料的國產(chǎn)化制備上。