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基于纳米多孔材料的二氧化碳原位催化转化

批准号:
21201018
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王博
依托单位:
学科分类:
配位化学
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
苏爽月、林政国、陈宝宽、黄现强、任晓倩、宋玉娜

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
碳减排作为一项影响国计民生的重大问题,已经引起了全世界的广泛关注。人们开发出一系列基于化学吸收法、物理吸附法的碳捕捉方法,并相应地研究了对二氧化碳的地下封存技术。然而,这些方法都不能从根本上解决大量二氧化碳的出路问题。金属有机骨架材料是一类由金属氧簇和有机配体聚合而成的新型纳米多孔材料。此类材料具有高比表面积、可功能化等优点,但是目前为止还没有利用该类材料直接催化转化二氧化碳的研究。同时,在真实工业废气排放的复杂环境中,此类材料的捕捉与催化性能研究也是一项空白。在本项目中,我们将通过对金属氧簇构造单元的研究来设计、合成新型具有催化活性金属有机骨架材料,同时系统性地研究有机配体及其官能团对于捕捉和催化反应的影响。进而通过合成后修饰的手段,引入其它复杂催化活性中心,进一步提高相应二氧化碳催化反应的选择性与转化率。最终实现对二氧化碳捕捉、储存与催化转化一体化系统的研究和建立。
英文摘要
Carbon emmision control is one of the most critical issue in the world and has drawn much attention lately. Many carbon capture techniques had been developed based upon chemical absorption and physical adsorption.Meanwhile carbon sequestration storage is established where carbon dioxide is designed to stored in some geological formations. Apparently such methods may not fundamentally solve the challenge. Metal-organic frameworks are a new class of nanoporous materials constructed from metal clusters and organic linkers.Although these materials had shown high surface area, high functionality, no work had been done using them as heterogeneous catalysts to convert carbon dioxide thus captured. Moreover investigation of their capture and catalytic performance under industrial gas emission condition is required. Hereby, in this proposal, we will design and synthesize novel catalytical-active MOFs by altering metal clusters and changing various organic linkers. Also different active centers will be introduced into MOFs via post-synthetic modification to further improve their capture selectivity and conversion efficiency. Ultimately, a system of carbon capture, storage and catalytic conversion will be studied and established.
碳减排与人类社会的可持续发展息息相关,针对这一影响国计民生的重大问题,人们开发出一系列基于化学吸收法、物理吸附法的碳捕捉方法,并相应地研究了对二氧化碳的地下封存技术。然而,这些方法都不能从根本上解决大量二氧化碳的出路问题。致力于通过具有高比表面积、可功能化的金属有机骨架材料催化转化处理二氧化碳的研究方向,我们在本项目进行过程中主要在三个方面进行了探索:1)设计合成了多种新型金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs), 特别是一些具有催化活性位点MOFs用于高效的催化转化;2)通过负载得到基于MOFs的功能性纳米颗粒的复合物,结合其他纳米材料赋予催化剂新的优良性质;3)对金属有机骨架材料进行官能团后修饰或功能性处理,在CO2催化转化、吸附及选择性分离上取得了重要进展。在这三方面我们取得了重大研究进展,例如合成了多种具有活性位点的MOFs,对CO2生成环状碳酸酯的反应实现高达100%的转化率和95.2%的选择性;得到能够磁性回收的磁性催化剂;后修饰或者碳化后得到对CO2具有高吸附量或者特异选择性的材料,等等。此外,立足于已取得的优异成果,我们还将MOFs拓展到了储能领域,在电容器,锂电池等方面取得了重大的进展。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Polyoxometallates trapped in a zeolitic imidazolate framework leading to high uptake and electivity of bioactive molecule
多金属氧酸盐被捕获在沸石咪唑酯框架中,导致生物活性分子的高吸收和选择性
DOI: --
发表时间: --
期刊: J. Mater. Chem. A
影响因子: --
作者: [王博]
通讯作者: 王博
DOI: 10.1039/c3ce42556h
发表时间: 2014-03
期刊: CrystEngComm
影响因子: 3.1
作者: [Yuna Song;Xinbo Yin;Binbin Tu;Qingqing Pang;Haiwei Li;Xiaoqian Ren;Bo Wang;Qiaowei Li]
通讯作者: Yuna Song;Xinbo Yin;Binbin Tu;Qingqing Pang;Haiwei Li;Xiaoqian Ren;Bo Wang;Qiaowei Li
In Situ Growth of MOFs on the Surface of Si Nanoparticles for Highly Efficient Lithium Storage: Si@MOF Nanocomposites as Anode Materials for Lithium-Ion Batteries
MOF在Si纳米颗粒表面的原位生长用于高效锂存储:Si@MOF纳米复合材料作为锂离子电池负极材料
DOI: 10.1021/am5081937
发表时间: 2015-02-04
期刊: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子: 9.5
作者: [Han, Yuzhen, Qi, Pengfei, Wang, Bo]
通讯作者: Wang, Bo
A highly stable metal- and nitrogen-doped nanocomposite derived from Zn/Ni-ZIF-8 capable of CO2 capture and separation
由 Zn/Ni-ZIF-8 衍生的高度稳定的金属和氮掺杂纳米复合材料,能够捕获和分离 CO2
DOI: 10.1039/c4cc01087f
发表时间: 2014-01-01
期刊: CHEMICAL COMMUNICATIONS
影响因子: 4.9
作者: [Li, Rui, Ren, Xiaoqian, Wang, Bo]
通讯作者: Wang, Bo
共 27 条
    实现双碳目标的能源系统转型风险传导机制与防范策略研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      --
    • 资助金额:
      200万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      王博
    • 依托单位:
    完全非线性的Nirenberg问题
    • 批准号:
      12271028
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      45万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      王博
    • 依托单位:
    基于大规模冲击实验的居民电力需求响应行为机理、智能预测与管理策略研究
    • 批准号:
      72074026
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50.0万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      王博
    • 依托单位:
    面向战剂降解的氨基酸功能化仿酶金属有机框架研究
    • 批准号:
      21971017
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      65.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      王博
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金