MOFs and ZIFs as dual functional adsorbents/catalysts (DFA/Cs) for sustainable chemical processes, environmental protection, and clean energy
MOF 和 ZIF 作为双功能吸附剂/催化剂 (DFA/C),用于可持续化学过程、环境保护和清洁能源
基本信息
- 批准号:RGPIN-2019-06304
- 负责人:
- 金额:$ 2.4万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2020
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2020-01-01 至 2021-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Emissions of carbon dioxide (CO2) lead to global warming and climate changes that affect human life and the environment. With the current carbon-capture technologies, there is very little industrial and commercial interest, even in the presence of government incentives. To mitigate the concentration of CO2 in the atmosphere, various strategies have been implemented such as separation, storage, and utilization of CO2. Each stage in the carbon cycle (i.e. capturing, regeneration and conversion) has its own materials requirements. Recent work on metalorganic frameworks (MOFs) demonstrated the potential and effectiveness of these materials in addressing the CO2 challenge. There is an increasing trend to consider carbon dioxide as a resource and a business opportunity rather than a waste product with a cost for disposal. Increasing amounts of low-cost and relatively pure CO2 are available from different industries for carbon sequestration and storage. Hence, CO2 will be a feed-stock of nearly zero (or even negative) cost for conversion to fuels and chemicals. Herein, I propose to develop novel dual functional adsorbents/catalysts (DFA/Cs) based on metal organic framework (MOF) and zeolitic imidazolate framework (ZIF), and use them in the separation/conversion of CO2 into value-added chemicals including but not limited to polycarbonate and poly carbamate polymers. These bio-polymers will be entitled to carbon credits. These two polymers are mainly manufactured using highly toxic phosgene (COCl2), as a key raw material. Replacing phosgene with CO2 will lead to a safer and more eco-friendly technology. The main objective of this proposal is to establish a solid fundamental research program leading to the rational design of a novel family of catalysts, based on MOFs/ZIFs, which offer the possibility of demonstrating high catalytic performance for carbon dioxide conversion to value-added chemicals such as polycarbonate polymers. The specific deliverables of this proposal include: (A) Rational design of a family of MOF/ZIF-based dual functional adsorbent/catalyst (DFA/Cs). (B) Catalytic performance of MOF/ZIF in the conversion of CO2 to polycarbonate polymers. (C) Establish fundamental structure/adsorption/catalytic relationships of MOF/ZIF-DFA/Cs in separation and conversion of CO2 to polycarbonate polymers using a tubular membrane reactor.
二氧化碳(CO2)的排放导致全球变暖和气候变化,影响人类生活和环境。就目前的碳捕获技术而言,即使有政府的激励措施,也很少有工业和商业利益。为了减轻大气中CO2的浓度,已经实施了各种策略,例如CO2的分离、储存和利用。碳循环的每个阶段(即捕获、再生和转化)都有自己的材料要求。最近关于金属有机框架(MOFs)的工作证明了这些材料在应对CO2挑战方面的潜力和有效性。越来越多的趋势是将二氧化碳视为一种资源和一种商业机会,而不是一种需要处理成本的废物。越来越多的低成本和相对纯净的二氧化碳可从不同的行业用于碳固存和储存。因此,CO2将成为转化为燃料和化学品的成本几乎为零(甚至为负)的原料。 在此,我建议开发新的双功能吸附剂/催化剂(DFA/Cs)的基础上的金属有机骨架(MOF)和沸石咪唑骨架(ZIF),并使用它们在分离/转化CO2为增值的化学品,包括但不限于聚碳酸酯和聚氨基甲酸酯聚合物。这些生物聚合物将有权获得碳信用额。这两种聚合物主要使用剧毒光气(COCl 2)作为关键原料生产。用二氧化碳取代光气将带来更安全、更环保的技术。该提案的主要目标是建立一个坚实的基础研究计划,以合理设计基于MOFs/ZIF的新型催化剂系列,为二氧化碳转化为聚碳酸酯聚合物等增值化学品提供高催化性能。该提案的具体交付成果包括:(A)基于MOF/ZIF的双功能吸附剂/催化剂(DFA/Cs)系列的合理设计。(B)MOF/ZIF在CO2转化为聚碳酸酯聚合物中的催化性能。(C)在管式膜反应器中建立MOF/ZIF-DFA/Cs分离和转化CO2为聚碳酸酯聚合物的基本结构/吸附/催化关系。
项目成果
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专著数量(0)
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