纳米标准与检测重点实验室第239期学术报告

报告题目：柱芳烃纳客在碳氢化合物精准分离中的应用

报告人：黄飞鹤教授，浙江大学化学系    

时   间：2020年8月21日（周五）下午 15:30

地   点：科研楼3层阶梯教室

邀请人：裘晓辉研究员

摘要：

能源是人类社会发展的重要基础资源，我们在能源使用的过程中主要以化石燃料作为主要能源，而考虑到地球的再生能力，这些化石燃料是非常有限的。目前从石油化工混合物中分离得到纯的苯乙烯、二甲苯、烯烃等化工原料，主要是靠蒸馏、精馏，这些分离过程的能耗占了整个世界年度能耗的10-15%，因此有必要开发高效节能的纯化碳氢化合物的方法[1]。多孔材料，如陶器碎片、木炭、和植物干壳，几千年来一直被用于过滤纯化[2]。多孔材料在气体吸附分离和有害物质吸附上具有非常广阔的应用前景，但这些材料同样具有一些缺点，比如分子筛为无机物，容易吸水，对碳氢化合物吸附弱，难以实现碳氢化合物精准分离。金属有机框架材料的连接主要依靠可逆的金属配位键，其化学稳定性相对较弱，在高温、酸碱、甚至水相中结构即可能被破坏，因此在碳氢化合物分离中重复利用性比较差，通常在吸附分离几次之后性能就会大幅下降。近些年来，分子级别的多孔材料如多孔有机笼子（POCs）应用于碳氢化合物分离也有报道，然而这些笼状分子往往基于可逆的动态共价键而形成，它们同样也对酸碱和化学刺激不稳定。因此，开发合成简单、化学和热稳定性高、分离选择性高、重复使用性高的新型碳氢化合物分离材料迫在眉睫。为了应对这一重大挑战，从2017年至今，报告人课题组首次报道和发展了一种新型碳氢化合物分离材料——非多孔自适应晶体（Nonporous Adaptive Crystals，英文简称为“NACs”，中文简称为“纳客”）[3]。在此报告中，报告人将展示柱芳烃纳客在苯乙烯/乙基苯分离、对二甲苯纯化、1-戊烯/2-戊烯分离、甲基环己烷/甲苯分离、碘吸附等方面的应用。纳客的优点体现在：第一，易于制备；第二，具有好的化学、湿度和热稳定性；第三，分离选择性高；第四，重复利用性高。

References:

1.    Sholl, D. S.; Lively, R. P. Nature 2016, 532, 435.

2.    Cooper, A. I. ACS Cent. Sci. 2017, 3, 544.

3.    (a) Jie, K.; Liu, M.; Zhou, Y.; Little, M. A.; Bonakala, S.; Chong, S. Y.; Stephenson, S. Y.; Chen, L.; Huang, F.;* Cooper, A. I.* J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2908. (b) Jie, K.; Zhou, Y.; Li, E.; Li, Z.; Zhao, R.; Huang, F.* J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 15320. (c) Jie, K.; Zhou, Y.; Li, E.; Zhao, R.; Liu, M.; Huang, F.* J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3190. (d) Jie, K.; Liu, M.; Zhou, Y.; Little, M. A.; Pulido, A.; Chong, S. Y.; Stephenson, A.; Hughes, A. R.; Sakakibara, F.; Ogoshi, T.; Blanc, F.; Day, G. M.; Huang, F.; Cooper, A. I. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 6921. (e) Jie, K.; Zhou, Y.; Li, E.; Huang, F.* Acc. Chem. Res. 2018, 51, 2064. (f) Jie, K.; Zhou, Y.; Li, E.; Zhao, R.; Huang, F.* Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 12845. (g) Li, E.; Jie, K.;* Zhou, Y.; Zhao, R.; Huang, F.* J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 15070. (h) Li, E.; Jie, K.; Zhou, Y.; Zhao, R.; Zhang, B.; Wang, Q.; Liu, J.; Huang, F.* ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 23147. (i) Li, E.; Zhou, Y.; Zhao, R.; Jie, K.;* Huang, F.* Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3981-3985. (j) Zhou, Y.; Jie, K.;* Zhao, R.; Huang, F.* J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 11847. (k) 周玉娟、揭克诚、李二锐、黄飞鹤*中国科学：化学 2019, 49, 832. (l) Li, Q.; Zhu, H.; Huang, F.* J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 13290-13294. (m) Wang, M.; Zhou, J.; Li, E.; Zhou, Y.; Li, Q.; Huang, F.* J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 17102-17106. (m) Zhou, J.; Yu, G.;* Li, Q.; Wang, M.; Huang, F.* J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 2228-2232.

报告人简介：

黄飞鹤2005年12月起任浙江大学化学系教授。2011年获国家杰出青年科学基金项目资助， 2012年入选英国皇家化学会会士（Fellow of the Royal Society of Chemistry, FRSC），2013年入选国家创新人才推进计划中青年科技创新领军人才， 2014年获中国化学会-阿克苏诺贝尔化学奖，2015年获英国皇家化学会Cram Lehn Pedersen Prize in Supramolecular Chemistry，2016年获英国皇家化学会Polymer Chemistry Lectureship Award，2016年入选国家万人计划领军人才，2017年入选教育部长江学者奖励计划特聘教授，2018年获英国皇家学会Newton Advanced Fellowship，2019年获德国Bruno Werdelmann Lectureship Award，2019年获“浙江大学第六届师德先进个人”荣誉称号，2020年获教育部基础学科拔尖学生培养计划优秀导师奖，2020年入选浙江大学竺可桢学院年度最佳专业导师。主要从事超分子化学方面的研究工作，当前的主要研究兴趣包括超分子聚合物、超分子两亲分子、柱芳烃超分子化学、以及非多孔自适应晶体（简称：纳客；英文全称：nonporous adaptive crystals；英文简称：NACs）。2003年至今已在国际核心化学期刊上发表超分子化学相关SCI论文299篇，包括6篇Accounts of Chemical Research、4篇Chemical Reviews、10篇Chemical Society Reviews、1篇Progress in Polymer Science、1篇Nature Chemistry、3篇PNAS、45篇Journal of the American Chemical Society、11篇Angewandte Chemie International Edition、11篇Advanced Materials、和5篇Nature Communications。发表的论文已被引用25285次，H-index为84。从2015年至今每年入选科睿唯安（Clarivate Analytics）公布的全球“高被引科学家（Highly-Cited Researchers）”名单。指导的博士生2015年、2017年两次获得浙江大学优秀博士学位论文奖（每年最多十名博士毕业生可获该奖项），四次获得浙江大学竺可桢奖学金（每年最多十二名研究生可获该奖项）。应邀在国内外作学术报告160余次，包括应邀到澳大利亚全国高分子会议上作学术报告，应邀在全国有机化学学术讨论会上作大会报告，应邀到第15届亚洲化学大会上作Asian Rising Stars分会邀请报告，应邀到韩国全国高分子会议上作学术报告，应邀在全国大环化学暨超分子化学学术讨论会上作大会报告，应邀在美国举行的第一届人工分子开关与马达高登会议（Gordon Research Conference）上作邀请报告，应邀在法国举行的第十届大环与超分子化学国际研讨会（ISMSC-10）上作大会报告，应邀在澳大利亚举行的第23届IUPAC国际物理有机化学会议上作大会报告。应邀担任Chemical Society Reviews、Accounts of Chemical Research、Chemical Reviews、Chemical Communications、Advanced Materials、和Materials Chemistry Frontiers的客座编辑。应邀担任Journal of the American Chemical Society（2020年起）、Chemical Society Reviews（2012年起）、Chemical Communications（2012年起）、化学学报（2012年-2018年）、Macromolecules （2014年-2017年）、ACS Macro Letters（2014年-2017年）、Polymer Chemistry（2014年起）、Materials Chemistry Frontiers（2016年起）、高分子学报（2016年起）、中国化学快报（2018年起）等的顾问编委或编委。现任中国化学会高分子学科委员会委员、中国化学会超分子化学专业委员会副主任委员、中国化学会晶体化学专业委员会委员、中国化学会奖励推荐委员会委员。