胡同亮

男， 南开大学材料科学与工程学院， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1996-09 至 2000-06, 山东师范大学, 应用化学, 获理学学士
2000-09 至 2003-06, 辽宁石油化工大学, 应用化学, 获工学硕士
2003-09 至 2006-06, 南开大学, 物理化学, 获理学博士
2006-07 至 2008-12, 南开大学, 化学学院, 讲师
2009-01 至 2013-12, 南开大学, 化学学院, 副教授
2014-01 至 2015-02, 美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校, 化学系, 访问学者
2015-02 至 2015-07, 南开大学, 化学学院, 副教授
2015-07 至 2015-12, 南开大学, 材料科学与工程学院, 副教授
2016-01 至 今, 南开大学, 材料科学与工程学院, 教授

研究领域和兴趣

MOFs及其衍生功能材料的设计、制备与性能

主要业绩

申请人多年来一直从事金属-有机框架（MOFs）及其衍生材料的可控制备、性能与应用方面的研究工作。以功能为导向，申请人设计合成了系列MOFs多孔材料，系统研究了此类材料应用于能源气体（氢气、甲烷、乙炔等）存储、温室气体（二氧化碳等）捕获、工业多组分混合气体的有效分离（乙炔/乙烯、乙炔/乙烯/乙烷、丙烯/丙烷等）、C1（CO、CO2、CH4）高值转化、以及环境有害组分（重金属离子Cr6+、Hg2+、Cd2+、Al3+、染料分子、易爆硝基化合物等）的传感检测等。在MOFs及其衍生材料的设计合成与性能探索研究方面取得了系列创新性成果。相关研究成果已在国内外学术刊物 (如Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Appl. Catal. B: Environ., Coordin. Chem. Rev., Small, ACS Appl. Mater. Interfaces, Sep. Purif. Technol., Sci. China Chem., Sci. China Mater.等) 发表SCI收录论文160余篇，其中热点论文（Hot Paper）5篇，高被引论文（ESI）9篇，获中国发明专利授权12项，申请美国专利1项。论文被他人正面引用8500多次（H-指数52）。
三项代表性成果如下：
1. 功能化柔性MOFs的构筑及其乙烯气体中乙炔杂质脱除：乙烯在石油化工行业中占有举足轻重的地位，而乙烯气体中乙炔杂质（～1%）的去除是一个至关重要而艰巨的任务。目前普遍采用的方法是贵金属催化剂催化加氢或者是利用有机溶剂（DMF、丙酮）萃取的方式脱除乙烯中的乙炔。这些净化方法成本高，且容易带来环境污染问题。针对这一工业分离需求，我们设计、合成了氨基功能化的四唑间苯二甲酸配体，并利用此配体构筑了一例双功能的MOF多孔材料。该MOF材料具有非常合适的笼及孔道尺寸，能够高效的分离乙炔、乙烯混合物，且孔道内引入的功能基团（-NH2）进一步提高了两种气体混合物的分离效能。实验数据表明，该MOF材料室温下能够非常高效的脱除乙烯气体中的乙炔杂质（～1%），其效能为当时已报道的最高值。这一微孔材料同时具有好的循环稳定性。此MOF材料合成、再生工艺简单，成本低，有望大大降低相关石化行业的生产成本。该研究成果已发表在Nat. Commun.上(Nat. Commun., 2015, 6, 7328.)
2. 通过主-客体诱导适应机制实现稳定MOFs材料独特的动态行为及吸附分离性能：柔性MOFs在气体吸附与分离方面具有广泛的应用前景，值得进行更为深入的研究。低碳烃类是石油化工业重要的能源资源和化工原材料，寻找简单节能高效的纯化低碳烃类气体的方法，是一项极具意义的工作。因此，我们选择具有一定柔性特征的配体成功构筑了一例稳定柔性MOF (NKU-FlexMOF-1)。基于客体诱导适应机制，该柔性MOF对乙烷、丙烷和丙烯展现出独特的吸附行为，即在一定的温度区间内，饱和吸附量随着温度的升高而逐渐增大，明显的区别于常规的物理吸附行为。基于这种独特的吸附行为，该MOF材料对丙烷/丙烯展现出良好的选择性吸附分离性能。该研究成果已发表在J. Am. Chem. Soc.上（J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 17703-17712）。部分技术性成果已申请中国发明专利（专利号ZL201810906337.7）。
3. 调控孔环境，实现乙炔/二氧化碳吸附选择性反转及创纪录的乙炔产量：乙炔作为最简单的炔烃，是极其重要的气体燃料、工业前体和基础原料，而二氧化碳不可避免的混杂在乙炔粗产品中。由于二者极为相似的物理化学性质，乙炔/二氧化碳混合物的分离是一个巨大挑战，特别是从乙炔中去除痕量的二氧化碳。许多MOF吸附剂被报道用于乙炔/二氧化碳的分离，但绝大部分MOF吸附剂都表现出对乙炔的选择性吸附。然而乙炔选择性MOF吸附剂需要解吸过程才能获得高纯度的乙炔。此外，强的乙炔-框架相互作用可能导致解吸过程中更多的能量消耗。因此反转的二氧化碳选择性MOF，即优先吸附二氧化碳而不是乙炔，更适合分离要求。无需解吸过程的高纯度轻质烃的一步纯化是一种先进且高效的纯化策略。基于此，我们通过将甲基基团修饰到超微孔MOF中来调节孔环境，实现了从乙炔/二氧化碳混合物一步制备高纯度乙炔。甲基功能化的Zn-ox-mtz表现出12.6的超高二氧化碳/乙炔吸附比和1064.9的等摩尔二氧化碳/乙炔选择性。孔径限制和表面修饰甲基的协同作用通过多重范德华相互作用对二氧化碳分子进行高度识别。穿透实验表明，Zn-ox-mtz有从二氧化碳/乙炔混合物中一步纯化乙炔的能力，乙炔生产率达到创纪录的2091mmol/kg，超过了迄今为止报道的所有二氧化碳选择性吸附剂。这项工作为开发用于具有挑战性气体分离过程的反转选择性吸附剂提供了新的思路。该研究成果已发表在J. Am. Chem. Soc.上（J. Am. Chem. Soc., 2023, 145, 13901-13911）。

代表成果

1. Shan-Qing Yang, Rajamani Krishna, Hongwei Chen, Libo Li, Lei Zhou, Yi-Feng An, Fei-Yang Zhang, Qiang Zhang, Ying-Hui Zhang, Wei Li, Tong-Liang Hu*, and Xian-He Bu, Immobilization of the Polar Group into an Ultramicroporous Metal–Organic Framework Enabling Benchmark Inverse Selective CO2/C2H2 Separation with Record C2H2 Production, J. Am. Chem. Soc., 2023, 145, 13901-13911. https://doi.org/10.1021/jacs.3c03265
2. Mei-Hui Yu, Brian Space, Douglas Franz, Wei Zhou, Chaohui He, Libo Li, Rajamani Krishna, Ze Chang, Wei Li, Tong-Liang Hu*, and Xian-He Bu*, Enhanced gas uptake in a microporous metal-organic framework via a sorbate induced-fit mechanism, J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 17703-17712. https://doi.org/10.1021/jacs.9b07807
3. Tong-Liang Hu, Hailong Wang, Bin Li, Rajamani Krishna, Hui Wu, Wei Zhou, Yunfeng Zhao, Yu Han, Xue Wang, Weidong Zhu, Zizhu Yao, Shengchang Xiang, and Banglin Chen*, Microporous metal-organic framework with dual functionalities for highly efficient removal of acetylene from ethylene/acetylene mixtures, Nat. Commun., 2015, 6, 7328. https://doi.org/10.1038/ncomms8328
4. Wen-Gang Cui, Tong-Liang Hu*, and Xian-He Bu*, Metal-organic framework materials for the separation and purification of light hydrocarbons, Adv. Mater., 2020, 32, 1806445. https://doi.org/10.1002/adma.201806445
5. Wen-Gang Cui, Yan-Ting Li, Hongbo Zhang, Zheng-Chang Wei, Bo-Hai Gao, Jing-Jing Dai, and Tong-Liang Hu*, In situ encapsulated Co/MnOx nanoparticles inside quasi-MOF-74 for the higher alcohols synthesis from syngas, Appl. Catal. B: Environ., 2020, 278, 119262. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119262
6. Wen-Gang Cui, Xin-Ying Zhuang, Yan-Ting Li, Hongbo Zhang, Jing-Jing Dai, Lei Zhou, Zhenpeng Hu, and Tong-Liang Hu*, Engineering Co/MnO Heterointerface inside Porous Graphitic Carbon for Boosting the Low-Temperature CO2 Methanation, Appl. Catal. B: Environ., 2021, 287, 119959. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.119959
7. Wen-Gang Cui, Guo-Ying Zhang, Tong-Liang Hu*, and Xian-He Bu*, Metal-organic framework-based heterogeneous catalysts for the conversion of C1 chemistry: CO, CO2 and CH4, Coord. Chem. Rev., 2019, 387, 79-120. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2019.02.001
8. Shan-Qing Yang, and Tong-Liang Hu*, Reverse-selective metal-organic framework materials for the efficient separation and purification of light hydrocarbons, Coord. Chem. Rev., 2022, 468, 214628. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2022.214628
9. Wen-Gang Cui, Qiang Zhang, Lei Zhou, Zheng-Chang Wei, Lei Yu, Jing-Jing Dai, Hongbo Zhang, and Tong-Liang Hu*, Hybrid MOF Template-Directed Construction of Hollow-Structured In2O3@ZrO2 Heterostructure for Enhancing Hydrogenation of CO2 to Methanol, Small, 2023, 19, 2204914. https://doi.org/10.1002/smll.202204914
10. Mei-Hui Yu, Han Fang, Hong-Liang Huang, Meng Zhao, Zheng-Yu Su, Hong-Xiang Nie, Ze Chang*, and Tong-Liang Hu*, Tuning the Trade-Off between Ethane/Ethylene Selectivity and Adsorption Capacity within Isoreticular Microporous Metal−Organic Frameworks by Linker Fine-Fluorination, Small, 2023, 19, 2300821. https://doi.org/10.1002/smll.202300821

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