构筑具有π络合作用的柔性MOFs用于乙烯/乙烷的高效分离

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21908155
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    陈杨
  • 依托单位：
    太原理工大学
  • 学科分类：
    B0814.产品工程与材料化工
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Refinery gas is usually burned as fuel or burned torch, resulting in the serious waste of ethylene resources and environmental pollution, recovery of ethylene from refinery gas is necessary. Due to the low selective separation of ethylene/ethane in refinery gas for traditional adsorbents, Cu(I), Ag(I) or other groups will be introduced into flexible MOFs to form π-complexation with ethylene, thereby, enhancing the adsorption strength and reducing the gate-opening pressure of ethylene in this project. The high recovery efficiency of ethylene from refinery gas will be achieved by organically combining gate-opening pressure and π-complexation of flexible MOFs. The implementation of this project will find a new way for the efficient separation of ethylene/ethane in refinery gas, and further, expand the industrial application of MOFs.
炼厂干气通常作为燃料使用或放火炬烧掉，造成严重的资源浪费和环境污染，回收干气中的乙烯资源十分必要。本项目针对传统吸附剂分离乙烯/乙烷选择性不高的问题，提出通过构筑柔性MOFs并引入Cu(I)，Ag(I)等基团，与乙烯形成π络合作用，以提升柔性MOFs对乙烯的吸附强度，降低乙烯开口压力。通过将柔性MOFs的开口压力与π络合作用有机结合的思路，实现炼厂干气中乙烯的高效回收。本项目的实施以期为乙烯/乙烷的高效分离找出一条新途径，进一步拓展MOFs的工业应用。

结项摘要

乙烯（C2H4）是重要的化工原料，用于生产聚乙烯、聚氯乙烯等。我国的C2H4产能长期位居世界第二，仅次于美国。虽然全球C2H4产能不断增加，但是C2H4终端需求持续快速增长，使得全球C2H4市场存在供需紧张，需求持续旺盛。而在实际工业生产中，通常需要高纯度的C2H4（>99.95％），但常伴随的混合气C2H2和C2H6与C2H4物理性质和分子尺寸非常接近，分离困难。因此，如何从混合物中分离C2H2或C2H6是得到高纯度乙烯的关键。近年来，基于变压吸附分离技术开发的多孔有序晶态材料（MOF, COF, HOF等）在低碳烃分离领域展现出广阔的前景，其由于结构多样性、可调节的孔结构和功能性孔表面而具有优异的性能。本项目基于C2H4分离中脱除C2H2和C2H6的关键性问题，开发了Zn2(bpy)(btec)和Cu(BDC)分离吸附剂材料，从材料批量化制备、结构特点、分离效果上展开了系列研究。其中，超微孔Zn2(bpy)(btec)材料的孔结构与通常MOF中的一维孔通道或者大的孔笼不同，层板中形成的超微孔孔穴恰好适合C2H2的进入，而完全阻止C2H2，并且能限制CO2的吸附。这种高效的空穴筛分策略展现出非常优异的吸附选择性，并且在众多MOF中，实现最低的C2H2和CO2共吸附量。在C2H4分离中脱除C2H2极具潜力。另制备的HOF-FJU-1柔性材料，其柔性孔结构通过温度压力调变只吸附高附加值的C3H6和C2H4而不吸附其它杂质气体。在高温下的多组分的模拟裂解气混合物分离实验中（CH4/C2H4/C2H6/C3H6/C3H8/CO2/H2)展现出非常好的烯烃捕获能力。通过后续的分离过程，烯烃可以在温度和压力的调变下实现有效分离，最终分别收集到高纯度C2H4和C3H6。本项目中C2H4分离开展的研究，提出的孔穴筛分及柔性孔分离策略能实现混合物中C2H4的高效分离，为解决烯烃分离的筛分识别难题提供有效的思路和研究基础。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
A stable metal-organic framework with well-matched pore cavity for efficient acetylene separation
稳定的金属有机骨架，具有匹配的孔腔，可实现高效乙炔分离
  • DOI：
    10.1002/aic.17152
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    AIChE Journal
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Chen Yang;Du Yadan;Wang Yong;Krishna Rajamani;Li Libo;Yang Jiangfeng;Li Jinping;Mu Bin
  • 通讯作者：
    Mu Bin
低碳烯烃高效分离新型多孔材料的研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    化学通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王宇馨;兰天昊;王小青;陈杨;李立博
  • 通讯作者：
    李立博
锆基金属有机骨架材料用于氨吸附性能的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    化工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王毅;熊启钊;陈杨;杨江峰;李立博;李晋平
  • 通讯作者：
    李晋平
Round-the-clock water harvesting from dry air using a metal-organic framework
使用金属有机框架从干燥空气中全天候收集水
  • DOI：
    10.1061/(asce)mt.1943-5533.0000417
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Chinese Journal of Chemical Engineering
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Li Jianhui;Wang Yi;Chen Yang;Xiong Qizhao;Yang Jiangfeng;Li Libo;Li Jinping
  • 通讯作者：
    Li Jinping
UTSA-280的氨改性以及C2H4/C2H6分离性能研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈杨;杜亚丹;王勇;刘普旭;李立博;李晋平
  • 通讯作者：
    李晋平

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  • 作者：
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  • DOI：
    10.1007/s10854-017-8317-0
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Materials Science: Materials in Electronics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈杨;左长智;马翔宇;陈爱莲
  • 通讯作者：
    陈爱莲

其他文献

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低湿度空气中高效集水的柔性MOF构筑研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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