设计利用光调控吸着强度的CO2捕获材料
结题报告
批准号:
21477096
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
吴超
依托单位:
学科分类:
B0601.理论环境化学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
吕东梅、侯秀芳、唐华蓉、郭辰、刘巧、张赟
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中文摘要
减少CO2等温室气体的排放需要高效、可循环使用的捕获材料。用来再生捕获材料的能耗高低是决定捕获成本的重要因素。本项目以CO2固定排放源(如火力发电厂)的烟气为目标,计划从捕获材料与CO2的电子结构出发,结合宏观的兰缪尔吸附模型,设计可由光调控CO2与捕获材料的作用强度的新型吸着(吸附、吸收)模型体系。该体系结合了能跟CO2形成共价键的路易斯碱和能够光响应构象变化的偶氮骨架。通过光调节CO2--捕获材料复合物的构象,利用其顺、反构象的几何结构和局部化学环境的差异,调控CO2的吸着强度。我们希望能够利用光能减少CO2捕获的能耗,即在吸着作用强的构象下吸收CO2,然后通过光控改变构象,再在吸着作用弱的构象下释放CO2。我们将把这类模型体系引入离子液体、多孔固体等材料。同时这些模型体系有可能被用于其他酸性气体(SO2、NOx等等)的捕获。
英文摘要
Reducing the emission of greenhouse gases like CO2 requires efficient and reusable capture materials. The energy for regenerating the capture media is crucial to the cost of CO2 capture. In this proposal, we target flue gases from stationary CO2 sources such as coal powerplants. Starting from electronic structures of capture materials and CO2, and empolying a macroscopic Langmuir-type adsorption model, we design CO2 capture model systems with photoswitchable CO2 sorption (adsorption and absorption). The model systems feature the conjunction of Lewis bases that can covalently bond with CO2 and azo-based backbones that can switch conformations upon light stimulation. Thus by regulating the conformation of the CO2-sorbent complex, differences in structures and local chemical environments of the cis and trans conformations can be utilized. As a result, the sorption strength between CO2 and capture materials can be controlled. We hope by taking advantage of light energy, the cost of CO2 capture can be lowered, i.e., capture CO2 with the strong CO2-sorbent interacting conformation, then switch the conformation by light, and finally release CO2 with the weak CO2-sorbent interacting conformation. We will integrate these sorption prototypes into ionic liquids, porous solids, etc. Meanwhile, these models might be applied in the capture of other acidic gases (SO2, NOx, etc.).
本研究采用基于电子结构计算的多尺度模拟方法,设计、筛选了一系列新型针对CO2等酸性气体的可逆的吸着材料。这些材料含有偶氮结构单元,能够对可见光进行响应、调整结构。调整前后的结构对于酸性气体的吸着强度有明显差异,因此可以实现利用可见光调节吸着强度,减少吸着材料再生能耗的目的。本研究还分别研究了阳离子对吸着材料的影响,开发设计了新型的叁齿枝状吸着材料体系,以及考察了二维多孔材料对酸性气体的分离效果。
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
The role of cations in the interactions between anionic N-heterocycles and SO(2).
阳离子在阴离子 N-杂环与 SO2 相互作用中的作用
DOI:10.1038/s41598-018-25432-6
发表时间:2018-05-08
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Li C;Lu D;Wu C
通讯作者:Wu C
DOI:10.1039/c8cp00466h
发表时间:2018-07
期刊:Physical chemistry chemical physics : PCCP
影响因子:--
作者:Liying Zhang;Chao Wu;Xiangdong Ding;Yong Fang;Jun Sun
通讯作者:Liying Zhang;Chao Wu;Xiangdong Ding;Yong Fang;Jun Sun
DOI:10.1002/smll.201601203
发表时间:2016
期刊:Small
影响因子:13.3
作者:Yang Shengchun;Liu Fuzhu;Wu Chao;Yang Sen
通讯作者:Yang Sen
Computational Design of Porous Graphenes for Alkane Isomer Separation
用于烷烃异构体分离的多孔石墨烯的计算设计
DOI:10.1021/acs.jpcc.7b02915
发表时间:2017-04
期刊:Journal of Physical Chemistry C
影响因子:3.7
作者:Zhang Liying;Wu Chao;Fang Yong;Ding Xiangdong;Sunt Jun
通讯作者:Sunt Jun
Cation-assisted interactions between N-heterocycles and CO2
N-杂环和 CO2 之间的阳离子辅助相互作用
DOI:10.1039/c5cp01793a
发表时间:2015
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子:3.3
作者:H. Tang;D. Lu;C. Wu
通讯作者:C. Wu
枝状多位点两性CO2捕获离子液体的理论与实验研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    吴超
  • 依托单位:
用激发子散射方法研究新型低维共轭分子体系的电子激发态
  • 批准号:
    21203143
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    吴超
  • 依托单位:
国内基金
海外基金