德州农工大学周宏才/汪庆升《自然·通讯》：新型石墨烯启发多孔聚合物网络实现乙烷/乙烯分离与甲烷纯化双突破

背景：全球温室气体减排需求迫切，甲烷作为第二大温室气体和重要能源资源，其纯化以及乙烯（关键化工原料）与乙烷的分离依赖高能耗的低温蒸馏技术，现有金属有机框架等多孔材料在稳定性、选择性和成本方面存在局限。研究目的：德州农工大学周宏才教授和汪庆升教授合作开发一种新型石墨烯启发多孔聚合物网络PPN-20，旨在实现高效、节能的乙烷/乙烯分离和从丙烷/乙烷/甲烷混合物中一步纯化甲烷。结论：PPN-20在298 K和1 bar条件下对乙烷和丙烷的吸附容量创多孔聚合物网络最高纪录，其理想吸附溶液理论选择性在多个混合体系中超越所有已知吸附剂，动态穿透实验证实其能优先捕获乙烷、丙烷，一步获得高纯度乙烯和甲烷，且循环稳定性优异；密度泛函理论计算揭示了其基于精确超微孔结构的分子筛分机理，该材料为短链烃分离提供了高效解决方案，展现出良好工业应用前景。