离子型微孔聚合物的设计合成用于二氧化碳捕获的研究

Because of the increasing amounts of carbon dioxide emissions, design and synthesis of materials in the area of carbon capture and storage have received an increased level of research interest. It is a challenge issue to find a material with high carbon dioxide adsorption capacity while maintaining the excellent selectivity and recoverability. Here, we propose to fabricate ionic microporous polymers for carbon dioxide capture. Due to the high ionic density, high polarizability and strong electrostatic interaction, a special local chemical environment beneficial in carbon dioxide adsorption form inside the pores. Furthermore, their physicochemical properties can be easily tuned by counterion exchange. This proposal will study influence of functional monomer and polymerization method on the surface area and pore volume at first; and then through a facile counterion exchange approach, the pore diameters and hydrophilic/hydrophobic nature are tuned. Finally, efficient adsorbents for postcombustion carbon dioxide capture were prepared, holding promise for practical applications.

由于二氧化碳的排放量正在逐年增加，设计合成用于二氧化碳捕获与存储的材料成为十分活跃的研究领域。然而找寻一种同时具有高选择性、高吸附容量和可再生性的材料，仍然是一个具有挑战性的课题。在此，我们提出设计合成新型离子型微孔聚合物用于二氧化碳的捕获。可以想象，高的电荷密度、较强的极化性、强的静电相互作用，在离子型聚合物孔道内形成一个特别的有利于二氧化碳吸附的化学环境；同时，由于孔道内电荷的存在，离子型微孔聚合物的物理化学性质更易调控，只需要简单的离子交换。本申请课题首先探索功能单体的结构和聚合方式对聚合物比表面积和微孔体积的影响；此外，通过简单的离子交换实现对聚合物孔径和亲疏水性的调控，以明确其结构与气体储存能力的构效关系；在此基础上，研究该类材料对烟气中二氧化碳的捕获能力，以期满足实际应用的需要。

由于二氧化碳的排放量正在逐年增加，设计合成用于二氧化碳捕获与转化的材料成为十分活跃的研究领域。然而找寻一种同时具有高选择性、高吸附容量和催化活性的材料，仍然是一个具有挑战性的课题。在此，我们提出设计合成新型离子型微孔聚合物用于二氧化碳的捕获与转化。可以想象，高的电荷密度、较强的极化性、强的静电相互作用，在离子型聚合物孔道内形成一个特别的有利于二氧化碳吸附的化学环境；同时，由于孔道内电荷的存在，离子型微孔聚合物的物理化学性质更易调控，只需要简单的离子交换。聚合物中阴离子，如Br-、Cl-，可以作为亲核试剂进攻环氧化合物，使其发生开环反应。本申请课题首先探索功能单体的结构和聚合方式对聚合物比表面积和微孔体积的影响；此外，通过简单的离子交换实现对聚合物孔径和亲疏水性的调控，以明确其结构与气体储存能力的构效关系；在此基础上，研究该类材料对烟气中二氧化碳的捕获和转化能力，以期满足实际应用的需要。