面向难分离体系的MOF@IL复合材料的基因组学设计与制备

There are many difficult separation systems constructed by constituents with similar size/property in chemical industry, which brings a big challenge to adsorption-based separation technologies. To solve this problem, this project is planning to establish a high-throughput design and screening method for MOF@IL composites. The main content includes: Improving the construction speed and property estimation accuracy by modifying the available calculation methods, and to build a big structure database for MOF@IL composites; By a large-scale calculation and analysis of the results, we hope to get some rules on the distribution of ILs in MOFs as well as the structures, and to reveal the structure-property relationships; Finally, by targeted screening of materials for some typical difficult separation systems, best materials will be identified and synthesized eventually. This work not only provides some new materials, but will also stimulate the change in study mode for materials development to improve the efficiency.

化工领域存在诸多由尺寸/性质相近组分形成的难分离体系，对吸附分离技术提出了很大的挑战。针对这些难分离体系的特点，本项目发挥MOFs和ILs的优势，通过引进材料基因组学的方法，建立MOF@IL复合材料的高通量设计与筛选方法。主要研究内容：通过算法的改进，提高材料的组装速度与性能的预测精度，建立MOF@IL复合材料的结构大数据库；利用所建立的数据库，通过大量的计算与结果分析，确定ILs在MOFs中的分布和结构，获得构效关系；针对典型的难分离体系，通过高通量筛选，获得性能优异的材料结构，并进行实验制备。本项目不仅为化工中典型难分离体系提供系列高性能的分离用新材料，所建立的方法将促进材料研发模式的转变，提高化工新材料的设计水平，缩短研发周期。

化工领域存在诸多由尺寸/性质相近组分形成的难分离体系，对分离技术提出了很大的挑战。针对这些难分离体系的特点，本项目发挥MOFs和ILs的优势，通过引进材料基因组学的方法，建立MOF@IL复合材料的高通量设计与筛选方法。主要研究内容：（1）建立MOF@IL复合材料的组装方法与结构大数据库；（2）针对典型的难分离体系，利用所建立的数据库，进行材料筛选与实验制备，提供分离新材料。经过四年的研究，本项目建立了MOF@IL复合材料的基因组学高通量设计方法，形成计算机软件1项和包含700余万种MOF@IL复合材料的数据库；针对烯烃/烷烃分离、CO2捕获等重要的难分离体系，系统地进行了材料筛选，并制备出系列高性能新材料。本项目不仅为化工中典型难分离体系提供系列高性能的分离用新材料，所建立的方法将促进材料研发模式的转变，提高化工新材料的设计水平，缩短研发周期。