探索发现 · 学术讲座

非多孔自适应晶体在吸附与分离中的应用

黄飞鹤, 1996年7月本科毕业于合肥工业大学。1999年7月获得中国科技大学高分子化学与物理硕士学位,导师为何平笙教授和阮德礼教授。2005年3月获Virginia Polytechnic Institute & State University有机与高分子化学博士学位,导师为Harry W. Gibson教授。后在University of Utah化学系从事博士后工作,导师为Peter J. Stang教授。2005年12月起任浙江大学化学系教授。2006年入选浙江省“钱江人才计划”, 2010年获得浙江省杰出青年科学基金项目资助并入选浙江省“海外高层次人才引进计划”,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。主要从事超分子化学研究,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250余篇,包括6篇Accounts of Chemical Research、3篇Chemical Reviews、7篇Chemical Society Reviews、1篇Progress in Polymer Science、1篇Nature Chemistry、3篇PNAS、35篇Journal of the American Chemical Society、6篇Angewandte Chemie International Edition、9篇Advanced Materials、和2篇Nature Communications。发表的论文已被引用19463次,h-index为74。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。

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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能耗的10-15%,因此有必要开发高效节能的纯化化合物的方法[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]。目前已经报道的有序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。但是这些材料同样具有一些缺点,比如金属有机框架的温度、水汽、化学等稳定性相对较弱,并且这些多孔材料重复利用性能也比较差。因此,寻找合成简单、稳定、重复利用性高的新型吸附分离材料迫在眉睫。在研究中,我们发现柱芳烃这种新型大环晶体作为一种非多孔材料,同样具有吸附与分离的性能。在此汇报中,我将展示柱芳烃非多孔自适应晶体(简称:纳客;英文全称:nonporous adaptive crystals;英文简称:NACs)在苯乙烯/乙基苯分离、对二甲苯纯化、碘吸附、1-戊烯/2-戊烯分离、甲基环己烷/甲苯分离等方面的应用[3]。

References:

1.Sholl, D. S.; Lively, R. P. “Seven Chemical Separations to Change the World” Nature 2016, 532, 435.

2.Cooper, A. I. “Porous Molecular Solids and Liquids” 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.* “Styrene Purification by Guest-Induced Restructuring of Pillar[6]arene” J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2908. (b) Jie, K.; Zhou, Y.; Li, E.; Li, Z.; Zhao, R.; Huang, F.* “Reversible Iodine Capture by Nonporous Pillar[6]arene Crystals” J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 15320. (c) Jie, K.; Zhou, Y.; Li, E.; Zhao, R.; Liu, M.; Huang, F.* “Linear Positional Isomer Sorting in Nonporous Adaptive Crystals of a Pillar[5]arene” 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. “Near-Ideal Xylene Selectivity in Adaptive Molecular Pillar[n]arene Crystals” J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 6921–6930. (e) Jie, K.; Zhou, Y.; Li, E.; Huang, F.* “Nonporous Adaptive Crystals of Pillararenes” Acc. Chem. Res. 2018, 51, 2064-2072. (f) Jie, K.; Zhou, Y.; Li, E.; Zhao, R.; Huang, F.* “Aromatics/Cyclic Aliphatics Separation by Nonporous Adaptive Pillararene Crystals” Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 12845-12849. (g) Li, E.; Jie, K.;* Zhou, Y.; Zhao, R.; Huang, F.* “Post-Synthetic Modification of Nonporous Adaptive Crystals of Pillar[4]arene[1]quinone by Capturing Vaporized Amines” J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 15070-15079. (h) Li, E.; Jie, K.; Zhou, Y.; Zhao, R.; Zhang, B.; Wang, Q.; Liu, J.; Huang, F.* “Aliphatic Aldehydes Detection and Adsorption by Nonporous Adaptive Pillar[4]arene[1]quinone Crystals with Vapochromic Behavior” ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 23147-23153.

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