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[交汇点]南工大一项研究成果破解一价铜“易氧化”难题,对减少汽车尾气“硫排放”大有帮助

时间:2020-07-06 来源:ebet真人咪牌交汇点 作者:杨芳 摄影: 编辑:王洁雯 上传:
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交汇点讯 减少汽车尾气中硫氧化物的排放,可以减少酸雨的形成,友好环境。一价铜基吸附剂在燃料油深度脱硫和烯烃/烷烃分离中性能出色,具有良好的工业生产前景,但是一价铜在空气中易氧化成二价铜,导致一价铜基吸附剂的制备、储存和使用都需要隔绝空气,这不仅提高了吸附剂的成本,还严重阻碍了其应用广度。ebet真人吸附分离技术研究所孙林兵教授团队通过调控吸附剂的微环境,解决了一价铜在空气中易氧化的瓶颈问题,使其能在空气中稳定存储6个月。日前,该项研究相关成果在国际权威学术期刊《自然?通讯》上发表。

图片说明为:通过镀饰疏水涂层提高一价铜的抗氧化性能

图片说明为:通过镀饰疏水涂层提高一价铜的抗氧化性能

剖析机理,破解一价铜基吸附剂存放难题

一价铜基吸附剂价格低,而且其活性位和吸附质之间能产生特殊的络合作用,所以是一种具有较好工业应用前途的吸附剂。但其存储条件要求比较苛刻,必须隔绝空气,否则易跟空气中的氧气发生作用而“变脸”。

如何破解这一难题?研究团队进行了无数次探索实验。“我们先尝试通过阻碍氧气进攻一价铜位点来防止氧化,但收效甚微。后来,我们发现一价铜基只有在氧气和水同时存在的条件下,才能在常温下发生氧化反应。”团队负责人、论文通讯作者孙林兵教授介绍说。掌握一价铜“氧化秘密”后,研究团队另辟蹊径,通过调控一价铜改性Y分子筛的微环境,将吸附剂的表面性质从亲水调变为超疏水,以阻碍水分子接触一价铜活性位,从而实现了在氧气存在条件下一价铜基吸附剂的稳定。“我们阻断了一价铜氧化必须的两个条件中的一个,相当于给一价铜基穿上了一层‘防水衣’。”孙林兵形象地解释。“普通吸附剂2周内就完全丧失吸硫脱硫性能,而加了‘防水衣’的一价铜基吸附剂在空气中能稳定存储6个月,大大降低了存储成本。”研究团队博士后、论文第一作者李玉霞开心地说。

拓展应用,释放一价铜基吸附剂高效吸附稳定性能

据介绍,较之使用一价银等吸附剂进行工业分离,一价铜基价格低、吸附能力强,而较之催化加氢脱硫分离所需的高温高压严苛条件,一价铜基吸附分离可以在常温常压下进行。“这样还不会降低汽油中的辛烷值。”孙林兵解释说,高辛烷值汽油更能充分燃烧,抗爆性能好,发动机就可以用更高的压缩比。

乙烯作为化工原料,其产量标志着一个国家基础有机化工的水平,而乙烯是从烯烃/烷烃混合物中分离出来的,一价铜基吸附剂在这方面也大有可为。

友好环境,具有良好的工业生产应用前景

一价铜基吸附剂在诸如汽油、柴油等燃料中,可吸附芳香类硫化物,客观上阻断了含硫尾气的排放,从而达到绿色友好的功效。一价铜基吸附剂也能在烯烃/烷烃分离中选择性吸附烯烃,而不吸附烷烃,为烯烃类产品生产提供高品质的原料。此外,一价铜基吸附剂也能在一氧化碳提纯分离中发挥作用。

一价铜基吸附剂对含水燃料油也显示出优异的吸附脱硫性能,且经过循环再生后吸附容量不减。“普通的一价铜基吸附剂循环后吸附容量下降至原来的3%,而我们这个穿了‘防水衣’的一价铜基吸附剂却可以循环使用。”李玉霞说。“我们的一价铜基吸附剂不仅能在空气中稳定存储6个月,而且经过循环再生后吸附剂仍能恢复到原有的吸附容量。”孙林兵表示。

通讯员 杨芳 交汇点记者 蒋廷玉

(文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-17042-6)


2020年7月3日《交汇点》:https://jnews.xhby.net/v3/waparticles/7fda002d5708436da67a57947ffc4b06/pbWiw0mOCdLk5pxU/1?from=singlemessage