Photocatalytic covalent organic frameworks for hydrogen production and storage

用于氢生产和储存的光催化共价有机框架

基本信息

  • 批准号:
    2284000
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

COFs are among the most promising hydrogen storage materials, they are lightweight, robust and easily synthesised with high hydrogen storage capacity (>7 wt.%) and are much more stable than metal organic frameworks (MOFs) for long term use. However, like MOFs, these materials are network polymers, often with uniform pore sizes. While this allows gas molecules to enter easily there is little to stop them leaving just as readily, indeed at ambient temperatures the hydrogen storage capacity of both COFs and MOFs is typically around a third of that when measured at cryogenic temperatures.In recent years, photocatalytic polymers and frameworks have also emerged as exciting new candidate in hydrogen evolution from water, the essentially infinite versatility and modular nature of organic molecules allows us to fine tune optical and electronic properties and thereby catalytic performance. This project will produce photocatalytic molecular tectons based on dibenzothiophene-S,S-dioxide - one of the most promising organic fragments in hydrogen production from water - which will anchor over the pores in the surface of the COF through non-covalent interactions to create sites for hydrogen evolution from water and to reduce the size of the pores making them readily permeable to hydrogen but not oxygen to ensure that the COF becomes enriched in hydrogen exclusively, targeting a gravimetric capacity of 5 wt.% at 298K in the first instance. The US DOE has set a target gravimetric capacity of 4.5 wt % by 2020 and 5.5 wt % by 2025 for onboard hydrogen storage for light vehicles and the approach proposed here presents a genuine route to attaining this goal. This approach will increase the thermal stability of the hydrogen enriched COFs at ambient temperatures and ultimately permit controlled generation, storage and release of hydrogen.
COF是最有前途的储氢材料之一,它们重量轻,坚固,易于合成,具有高储氢容量(>7 wt.%)并且对于长期使用来说比金属有机框架(MOF)稳定得多。然而,与MOF一样,这些材料是网状聚合物,通常具有均匀的孔径。虽然这允许气体分子容易地进入,但几乎没有什么能阻止它们同样容易地离开,实际上在环境温度下,COFs和MOFs的储氢容量通常是在低温下测量时的三分之一左右。近年来,光催化聚合物和框架也成为从水中析氢的令人兴奋的新候选者,有机分子的基本上无限的多功能性和模块化性质允许我们微调光学和电子性质,从而微调催化性能。本项目将生产基于二苯并噻吩-S的光催化分子结构,S-二氧化物-在从水中制氢中最有前途的有机碎片之一-其将锚非-共价相互作用以产生用于从水中析氢的位点,并减小孔的尺寸,使其易于渗透氢而不渗透氧,以确保COF变得仅富含氢,目标重量容量为5重量%第298章第一次美国能源部已经为轻型车辆的车载储氢设定了到2020年为4.5wt%和到2025年为5.5wt%的目标重量容量,这里提出的方法为实现这一目标提供了真正的途径。这种方法将增加富氢COF在环境温度下的热稳定性,并最终允许氢的受控产生、储存和释放。

项目成果

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