然而目前生產乙烯原料的過程中經常伴有少量的乙炔雜質，該雜質對乙烯的聚合具有非常大的毒害作用。如何有效地除去少量的乙炔氣體并得到高純的乙烯（工業上要求的純度是99.996%），對乙烯的聚合過程和生產至關重要。現有的方法包括溶劑吸收和乙炔選擇性催化加氫，存在能耗高和消耗大等不足。吸附分離技術能克服上述的缺陷，有望實現低能耗和低成本的分離乙炔/乙烯氣體。如今的分離材料普遍存在選擇性和容量難以兼具的缺陷（簡稱trade-off效應），即分離選擇性好的材料，通常吸附乙炔的容量不高；吸附量高的材料，選擇性又不夠理想，這種現象嚴重影響了氣體分離技術的發展和應用。

 

針對這一問題，浙江大學材料與工程學院李斌研究員和德州大學圣安東尼奧分校化學系陳邦林教授等四個課題組共同在Advanced Materials雜志上發表題為“An Ideal Molecular Sieve for Acetylene Removal from Ethylene with Record Selectivity and Productivity”的研究論文。研究人員巧妙的設計了一種理想的金屬-有機框架材料（UTSA-200），該材料具有極小的一維孔道（3.4 Å），這個孔道大小與乙炔分子（3.3 Å）相當，而遠遠小于乙烯分子的大小（4.2 Å）。因此，這個材料的孔道表現出了理想的分子篩效應，能有效地吸附乙炔氣體，而完全排除乙烯分子不被吸附。同時孔道周圍排布著大量的無機陰離子功能基團，能進一步提高材料對乙炔氣體的辨識和吸附能力。研究表明UTSA-200不僅表現了目前最高的分離選擇性（超過6000，遠高于之前報道的最好材料的44.8），而且表現了超強的乙炔捕獲和吸附能力。與美國NIST的周偉（Wei Zhou）研究員合作，通過DFT理論計算和中子衍射實驗進一步證明了該材料的分子篩效應和超強的分離能力，并確定了乙炔氣體在材料中的吸附結構和機理。實際的穿透實驗證明當混合氣體以一定流速通入裝有UTSA-200的吸附柱，乙炔被完全吸附而被除去，得到高純乙烯氣體（99.9999%）。得益于其超強的乙炔吸附能力和完全地分子篩效應，該材料表現出了創記錄高的高純乙烯生產能力（87.5 mol/kg per cycle）及同時產生高純乙炔（97%）的能力。另外，該材料還表現了較好的穩定性，在重復分離實現12次后其分離性能沒有發生改變；在少量水，CO2和O2等干擾氣體的存在下也能保持分離性能。該研究成果不僅大大提高了乙烯/乙炔的分離能力，實現了在這個重要的工業分離上的新突破，而且也為其它重要氣體的分離提供了新的設計思路。