面向CO2捕获的多孔框架材料的合成及性能研究

基本信息
批准号:21271172
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:袁大强
学科分类:
依托单位:中国科学院福建物质结构研究所
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张旭东,陈白泉,俱战锋,沈超君,李亚萌,刘国良
关键词:
二氧化碳捕获后合成多孔材料金属有机框架多孔有机聚合物网络
结项摘要

Carbon dioxide (CO2) is an important greenhouse gas, and China is facing the great pressure and liability in reducing the rapid increasing emission of CO2 resulted from the rapid industrialization. It is strategically important to develop the technologies of Carbon Capture, Usage and Storage (CCUS) according to the situation of China. This proposal is aiming at the CO2 capture in CCUS process to develop the new solid CO2 adsorbent with high adsorption capacity. Among a variety of promising CO2 adsorbent candidates, porous metal-organic frameworks (MOFs) and porous polymer networks (COFs) materials currently stand at the forefront to achieve the target for CO2 capture. MOFs and PPNs are a kind of newly emerged porous materials. Its novel properties, such as uniform yet controllable pore size and pore size distribution, extremely high surface area, tailorable pore wall chemical property, etc. make them good substitute for the traditional adsorbents for CO2 capture. This proposal focuses on the porous framework materials which are modified by aliphatic amine by covalent bonds. The aminated porous materials can combine the physical adsorption and chemical adsorption to enhance the interaction between pores and CO2 molecules and increase the CO2 adsorption capacity and selectivity. This investigation will clarify the basic law of efficiency and effect of pore structure, aliphatic amine on CO2 sorption-desorption, and reveal in depth the relationship between compositions, structure and adsorbability. Two or three new porous adsorbent with high CO2 adsorption capacity will be developed. During the project implementation, 15 research papers collected by SCI will be published and 4-6 postgraduate students will be trained. This proposed research has both scientific significance and broad application value, which will enhance our international competitiveness on the design and synthesis of CO2 capture materials.

二氧化碳(CO2)是一种主要的温室气体,我国承担着巨大的减排压力与责任。发展适合我国国情的碳捕获、利用与封存(CCUS)技术具有重大的实用意义。本课题针对CCUS过程中的CO2捕获环节,开发新型高效的固态CO2吸附材料。本课题以金属有机框架(MOFs)和多孔有机聚合物网络(PPNs)材料为研究对象,同时以共价键的形式将与CO2有强相互作用的脂肪胺基团引入到框架材料的孔道中,同时利用物理吸附与化学吸附作用来加强多孔材料的CO2吸附能力,增加CO2吸附容量和吸附选择性。与现有的CO2捕获材料相比,我们的创新之处在于利用了物理-化学协同作用来加强CO2的捕获能力。经过4年的努力,预计将筛选出2到3种新型高效具有实用价值的CO2吸附材料,发表SCI收录论文12-15篇,培养4-6名研究生。本项目的开展,可以推动提高我国在设计合成固态多孔CO2捕获材料方面的竞争力,为我国的节能减排工作作出贡献。

项目摘要

本项目执行期间,主要针对碳捕获,利用和封存(CCUS)过程中的CO2捕获环节,通过设计合成功能有机配体与有机合成子,组装得到多种金属有机框架(MOFs)和多孔有机聚合物网络(PPNs)材料,并成功调控了MOFs与PPNs材料的结构与性能,增加了CO2吸附容量和吸附选择性。并且对CO2吸附与孔结构间的关联做了深入研究。经过四年的努力,开发了多种新型高效的固态CO2吸附材料。发表SCI收录论文20篇,发表在Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Chem. Mater., J. Mater. Chem. A., Chem. Eur. J.等高影响因子的国际期刊上。项目执行期间培养了博士毕业生1名,硕士毕业生2名。目前在读的博士生有4人,硕士生2人,在站博士后1名,进一步壮大了科研队伍,增强了科研实力。完成了项目计划,实现了研究目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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