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

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。南京工业大学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。

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）

编辑: 王甜