減少汽車尾氣中硫氧化物的排放，可以減少酸雨形成。一價銅基吸附劑在燃料油深度脫硫和烯烴/烷烴分離中性能出色，具有良好的工業(yè)生產(chǎn)前景，但是一價銅在空氣中易氧化成二價銅，導(dǎo)致一價銅基吸附劑的制備、儲存和使用都需要隔絕空氣，這不僅提高了吸附劑的成本，還嚴(yán)重阻礙了其實際應(yīng)用的廣度。南京工業(yè)大學(xué)吸附分離技術(shù)研究所孫林兵教授團(tuán)隊通過調(diào)控吸附劑的微環(huán)境，解決了一價銅在空氣中易氧化的瓶頸問題，能使其在空氣中穩(wěn)定存儲6個月。日前，該研究的相關(guān)成果發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》雜志。

通過鍍飾疏水涂層提高一價銅的抗氧化性能?受訪者供圖

給一價銅基穿上一層‘防水衣’，破解吸附劑存放難題

一價銅基吸附劑價格低，而且其活性位和吸附質(zhì)之間能產(chǎn)生特殊的絡(luò)合作用，所以是一種吸附性能強(qiáng)、具有工業(yè)應(yīng)用前途的吸附劑。但是其存儲條件比較苛刻，必須隔絕空氣，否則易跟空氣中的氧氣發(fā)生作用變成二氧化銅。

研究團(tuán)隊曾嘗試通過阻礙氧氣進(jìn)攻一價銅位點來防止氧化，但收效甚微?！昂髞恚覀儼l(fā)現(xiàn)一價銅基只有在氧氣和水同時存在的條件下，才能在常溫下發(fā)生氧化反應(yīng)?！眻F(tuán)隊負(fù)責(zé)人、論文通訊作者孫林兵教授介紹說。當(dāng)他們掌握了一價銅氧化“秘密”后，便獨辟蹊徑，通過調(diào)控一價銅改性Y分子篩的微環(huán)境，將吸附劑的表面性質(zhì)從親水調(diào)變?yōu)槌杷?，阻礙水分子接觸一價銅活性位，從而實現(xiàn)了在氧氣存在的條件下一價銅基吸附劑的穩(wěn)定。

“我們阻斷了一價銅氧化必須的兩個條件中的一個，也就是說給一價銅基穿上了一層‘防水衣’?！睂O林兵形象地解釋。

“普通吸附劑僅在2周內(nèi)就完全喪失吸硫脫硫性能，但加了‘防水層’的一價銅基吸附劑在空氣中能穩(wěn)定存儲6個月，這大大降低了存儲成本，利于工業(yè)生產(chǎn)?！毖芯繄F(tuán)隊博士后、論文第一作者李玉霞說。

環(huán)境友好，具有良好的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用前景

使用一價銅基進(jìn)行吸附分離，具有價格低、操作簡便、高效穩(wěn)定的優(yōu)點。較之使用一價銀等吸附劑進(jìn)行工業(yè)分離，一價銅基價格低、吸附能力強(qiáng)；而較之催化加氫脫硫分離所需的高溫高壓嚴(yán)苛條件，一價銅基吸附分離可以在常溫常壓下進(jìn)行。

“這樣還不會降低汽油中的辛烷值。”孫林兵解釋，高辛烷值汽油更能充分燃燒，抗爆性能好，發(fā)動機(jī)就可以用更高的壓縮比?！?/p>

一價銅基吸附劑除了可以脫硫外，還可以應(yīng)用到烯烴/烷烴分離中。作為化工原料的乙稀產(chǎn)量標(biāo)志著一個國家基礎(chǔ)有機(jī)化工的水平，而乙烯是從烯烴/烷烴混合物中分離出來的，因此一價銅基吸附劑在此大有作為。

課題組介紹，一價銅基吸附劑在諸如汽油、柴油等燃料中，可吸附芳香類硫化物，客觀上阻斷了含硫尾氣的排放，從而達(dá)到綠色友好的功效。一價銅基吸附劑也能在烯烴/烷烴分離中選擇性吸附烯烴，而不吸附烷烴，為烯烴類產(chǎn)品的生產(chǎn)提供高品質(zhì)的原料。此外，一價銅基吸附劑也能在一氧化碳提純分離中發(fā)揮作用。

一價銅基吸附劑對含水燃料油顯示出優(yōu)異的吸附脫硫性能，經(jīng)過循環(huán)再生后吸附容量不減。“普通的一價銅基吸附劑循環(huán)后吸附容量下降至原來的3%，而我們穿了’防水衣’的一價銅基吸附劑卻可以循環(huán)使用?！崩钣裣颊f。

“經(jīng)過循環(huán)再生后，吸附劑仍能恢復(fù)到原有的吸附容量?！睂O林兵強(qiáng)調(diào)，該成果同時還提供了一種簡單、高效高穩(wěn)定性功能材料制備的新思路。