浙大凭借一个“筛子”登上国际顶刊，可高效筛出全球年需超1.2亿吨的丙烯

今天（12月15日），浙江大学化学工程与生物工程学院、杭州国际科创中心邢华斌教授、杨立峰研究员团队宣布研发出一种新材料ZU-609，能快速精准低碳地分离石油中的丙烯丙烷，相关成果论文在北京时间2023年12月15日凌晨在线发布于国际顶级期刊《科学》。
 

科研团队成员：从左往右为杨立峰、崔稷宇、邢华斌（文中图片均由浙江大学提供）

 

图：左为新材料ZU-609 右为内部机构（文中图片均由浙江大学提供）

难舍难分的“好朋友” 如何被浙大分离？

生活中，小到口罩、化妆品，大到家电、医疗器械，粗放到塑料制品，精细到芯片，很多化工产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，数据显示，2022年全球丙烯产量超过了1.2亿吨。

然而在常温状态下，丙烯与丙烷就像一对难舍难分的好朋友紧紧抱在一起，结构上它们只有两个氢原子的差别，而且大小只差0.04纳米（相当于一根头发丝的百万分之一）。因此目前工业上通行的分离办法只能通过连续多次蒸馏，这种方法能耗高，碳排放大，并不环保。
 

邢华斌教授团队研发的新材料ZU-609，外观上看就是一堆粉末，而内部结构就像一个格外精细的筛子，在丙烯丙烷通过“筛子”的过程中，精准留下外形大一些的丙烷，而快速放行丙烯。为提高分离精度和纯度，团队甚至在“小孔”两侧设置了“隔离墩”以更有效的阻隔丙烷，又把内部孔道做的像高速公路一样宽直，加速丙烯通过。
 

一个“筛子” 到底有多高“含金量”

国际顶级期刊《自然》杂志曾指出，发展高效节能的烯烃烷烃分离技术被誉为七项可以改变世界的化工分离过程之一。

而一个理想的“分子筛”应该需要做到精准调控“筛孔”的大小，从而提高筛选的精度，从这项指标看，团队目前的“作品”称得上标准，近乎完美。检测数据显示，通过邢华斌团队的ZU-609“分子筛”，可以从丙烯丙烷混合气中分离得到99.97%纯度丙烯。丙烯分离能耗相较于目前世界上已有的筛分材料降低2倍、生产效率提高2倍。

目前这项技术正在相关企业开展应用研究，并为从事分离研究的全球同行提供了全新思路。眼下，这项研究还正被尝试应用在部分芯片原材料的国产化制备上。