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(guān)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(gòu)（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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(cè)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(shù)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(shù)正在相關(guān)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。