物理吸附是低溫蒸餾的一種有前途的替代方案，用于捕獲最強的溫室氣體SF₆，但現有的吸附劑在解決各種化學和工程問題方面面臨挑戰。

2025年1月13日，浙江大學楊啟煒研究員、柯天在國際知名期刊Nature Communications發表題為《Efficient continuous SF₆/N_2?separation using low-cost and robust metal-organic frameworks composites》的研究論文，Jinjian Li、Yuting Chen為論文共同第一作者，楊啟煒研究員、柯天為論文共同通訊作者。

楊啟煒，浙江大學化學工程與生物工程學院百人計劃研究員，教育部青年長江學者，浙江省杰青。1982年生，2005年和2010年在浙江大學獲得學士和博士學位，隨后留校從事博士后研究，2013年至今留校工作，歷任助理研究員、副研究員、特聘研究員、百人計劃研究員。期間曾前往美國麻省理工學院作訪問學者。

楊啟煒研究員主要從事化工分離技術與等離子體化工技術的研究工作，以離子液體、熱等離子體、離子雜化材料等非常規反應/分離介質為主線，挑戰傳統過程的效率局限，建立清潔、高效的反應/分離新方法并實現工業化應用。他在Science、Angew. Chem.Int. Ed.、Adv. Mat.、Chem. Soc. Rev.、AIChE J.等期刊發表SCI論文100余篇，獲授權發明專利60余項。

在此，通過對孔內化學和工業工藝設計的深入了解，作者報告了一項系統研究，該研究構建了兩種低成本復合顆粒（Al(fum)@2%HPC 和 Al(fum)@5%Kaolin）以及創新的兩級真空變溫吸附（VTSA）工藝，用于從N₂中超高效回收低濃度 SF₆。

在溫和再生條件下的固定床吸附-解吸實驗中，實現了創紀錄的高選擇性 (>?2×10⁴)和SF₆動態容量 (~2.7?mmol/g)，同時具有出色的SF₆生產率 (~?58.7?L/kg)、產率 (~96.8%) 和可回收性 (~1000次循環)。

2D固態NMR/原位FTIR、DFT-D結合/擴散模擬分析揭示了SF₆在通道內的多位點結合模式和超快擴散。

所提出的VTSA工藝成功滿足了環境保護和電力設備運行的雙重嚴格要求：SF₆回收率為99.91%，SF₆純度/工作容量為99.91%/2.1 mmol/g，明顯優于工業上使用的吸附劑沸石13X，低溫蒸餾的能耗僅為18.7%。

圖1：Al(fum)的晶體結構及其粉末和顆粒樣品的表征

圖2：Al(fum)、Al(fum)@2%HPC 和Al(fum)@5%Kaolin的氣體吸附分離性能

圖3：SF₆和N₂在Al(fum)上的分子級吸附和擴散機制

圖4：模擬的溫度真空變溫吸附過程結果

綜上，作者通過深入分析孔內化學和工業工藝設計，系統地構建了兩種低成本復合顆粒（Al(fum)@2%HPC和Al(fum)@5%Kaolin），并結合創新的兩級真空變溫吸附（VTSA）工藝，實現了從氮氣中高效回收低濃度六氟化硫（SF₆）。

這項研究不僅顯著提高了SF₆的回收率和純度，滿足了嚴格的環境保護標準，還大幅降低了能耗，具有顯著的環境和能源雙重效益，為從實驗室研究到實際應用的MOF基吸附技術提供了參考，展示了強大的工業化潛力，特別是在氣體分離和環境保護領域。

未來，該研究在電力行業和其他工業領域都具有廣泛的應用潛力。

Li, J., Chen, Y., Ke, T.et al.?Efficient continuous SF₆/N₂?separation using low-cost and robust metal-organic frameworks composites.?Nat Commun?16, 632 (2025).