乙炔是一种重要的有机化工原料。在通过石油裂解等方法制备乙炔时，伴生的二氧化碳杂质会降低乙炔品质，限制其应用。乙炔/二氧化碳分离与乙炔的提纯是非常必要的步骤。然而，两种分子几乎相同的尺寸、极性和沸点使得乙炔/二氧化碳分离在工业上极具挑战性。传统的低温精馏、溶剂吸收等分离手段存在着耗能高、环境不友好的缺陷，因此基于多孔吸附剂的乙炔/二氧化碳吸附分离技术有望成为一种高效节能的替代策略。

基于前期提出的化学选择性吸附分离概念，南开大学李兰冬研究员团队与曼彻斯特大学杨四海博士团队合作，构筑了限域型孤立Cu(II) 位点修饰的FAU沸石（Cu@FAU），实现了乙炔/二氧化碳的高效吸附分离。

FAU沸石原粉可以吸附乙炔与二氧化碳，但选择性很差。在FAU沸石引入配位不饱和过渡金属离子位点，可以调变其与客体分子的相互作用机制与作用强度。Cu@FAU在乙炔/二氧化碳动态穿透实验中表现出良好的分离效果，乙炔吸附量达到2.29 mmol/g，动态选择性为1.71。原位中子衍射和非弹性中子散射谱学分析结果表明，乙炔分子与沸石限域的Cu(II) 位点形成较强的可逆性化学吸附，而二氧化碳分子只与沸石骨架氧中心产生弱相互作用。

基于乙炔与二氧化碳分子不同的吸附行为和吸附机制，作者提出一种新的吸附-吹扫-解吸策略来回收高纯度乙炔。通过在室温条件下的惰气吹扫，Cu@FAU上吸附的二氧化碳分子很容易被洗脱，同时吸附在Cu(II) 位点的大部分乙炔得以在样品中保留。结果表明，在吸附-吹扫-解吸过程中Cu@FAU乙炔有效动态吸附量为1.51 mmol/g，分离因子提升至22.2，乙炔产品纯度为97.8 %。上述吸附-吹扫-解吸过程可模块化工作，通过建立多级分离装置可实现更高纯度乙炔的制备。

本研究将Cu（II）修饰FAU沸石应用于乙炔/二氧化碳混合气体的高效吸附分离过程，提出了节能环保的乙炔纯化策略，彰显了沸石材料功能修饰的广阔空间及其在工业气体分离方面的巨大潜力。

论文信息：

Efficient separation of acetylene and carbon dioxide in a decorated zeolite

Shanshan Liu，Xue Han，Yuchao Chai，Guangjun Wu，Weiyao Li，Jiangnan Li，Ivan da-Silva，Pascal Manuel，Yongqiang Cheng，Luke L Daemen，Anibal J Ramirez-Cuesta，Wei Shi，Naijia Guan，Sihai Yang，Landong Li

文章的第一作者是南开大学博士研究生刘珊珊和曼彻斯特大学韩雪博士

Angewandte Chemie International Edition 

DOI: 10.1002/anie.202014680