纳米多孔材料中气体吸附与分离的实验设计

针对当前能源环境材料的研究热点,将新型多孔材料的吸附分离特性内容设计成研究性实验教学项目。实验分析了4种金属有机骨架MFM-300材料孔隙结构和形态,估算了MFM-300中的吸附等温线和选择性,通过分析吸附热及其差异,阐明了4种MFM-300材料中气体的吸附量和选择性变化,确定了气体吸附过程中影响吸附的机理及本质因素。教学实践表明,该实验项目有助于扩展教学思路和增强学生分析问题的能力,为科研成果转化为教学实验提供了借鉴。

金属有机框架材料中CO2/N2吸附与分离的理论研究

金属有机框架(MOFs)材料在CO2的捕获与分离方面受到广泛关注。本工作结合分子动力学(MD)和巨正则蒙特卡洛(GCMC)模拟方法探究了一种MOFs材料DUT-49的负性气体吸附过程及结构转变对CO2/N2吸附分离行为的影响。结果表明:在20~60 MPa的压强下,DUT-49均发生可稳定存在的结构变形,实现开孔(DUT-49-op)和闭孔(DUT-49-cp)状态的转变。DUT-49气体吸附量随温度升高而下降。DUT-49-cp的框架收缩,气体有效吸附位点减少,吸附量明显降低。此外,与DUT-49-op相比,DUT-49-cp中CO2/N2选择性明显降低,且随温度升高而下降,不利于气体分离。本工作的研究结果为吸附剂材料的开发提供了科学依据。

一种酰胺基Cu-MOF的构筑与吸附性能研究

利用无机铜盐与5-(异烟酰胺基)间苯二甲酸,通过溶剂热合成法制备了一种新的金属有机骨架材料[Cu(C_(14)H_(7)N_(2)O_(5))]·5H_(2)O·DMF;通过单晶X射线衍射(SCXRD)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及气体吸附测试表征了该化合物的微观结构和基本物理化学性质.SCXRD分析结果表明,该化合物具有由Kagome层状结构组成的三维结构;N_(2)等温吸附-脱附测试结果表明,该化合物具有889.21 m^(2)/g的BET比表面积和永久孔隙;理想吸附溶液理论(IAST)计算结果表明,该化合物对等摩尔CO_(2)/CH_(4)混合气体的分离比为5.52,说明该化合物能够有效分离CO_(2)/CH_(4)混合气体.

离子型多孔有机聚合物的设计、合成及气体吸附应用

离子型多孔有机聚合物(iPOPs)是一种新兴的功能多孔材料,通过选择不同的有机单体、不同的有机聚合反应以及不同的离子构型,可以对聚合物的孔径、官能团以及活性位点进行有效调控,因而该类材料在诸多领域具有广泛的潜在应用价值。结合离子型多孔有机聚合物的合成和结构特点,介绍了该类材料在气体吸附与分离领域的研究进展。

气体在纳孔分子材料中吸附的理论模拟研究进展

纳孔分子材料是由孤立分子通过非共价相互作用堆积形成的具有纳微孔道结构的材料.和传统共价网络孔材料相比,纳孔分子材料具有独特的溶解性,并兼具气体存储与分离,限域反应和催化等方面的潜在应用,已成为当前研究的新热点.通过着眼于新型纳孔分子材料的设计,对相关理论研究进行了综合评述,主要包括以下3个方面:(1)无论是气体吸附还是催化反应,纳孔分子材料的晶体结构预测都是先决条件,只有在纳孔分子材料的晶体结构得到准确预测的前提下,才能够定向、准确、系统地对其进行设计;(2)气体在纳孔分子材料中吸附的分子动力学研究有助于深刻理解气体吸附的微观传输扩散机制;(3)气体在纳孔分子材料中吸附的巨正则蒙特卡洛模拟有利于对设计材料的吸附性能进行直接预测,得到可以直接与实验吸附量、吸附热等信息进行比较的结果.最后,简述了理论设计新型纳孔分子材料存在的问题以及未来发展前景.

镁金属有机骨架材料应用研究进展

镁金属有机骨架材料(Mg-MOFs)作为一类高比表面积、结构可设计的多孔功能材料,有其独特的优势,其应用涉及到诸多领域,近年来受到了广大科研工作者的关注。本文阐述了Mg-MOFs在气体吸附与分离、电极材料、荧光传感、催化、染料吸附、药物传递六个方面的应用,提出了Mg-MOFs今后的研究重点,并展望了其应用前景。

金属有机框架材料在环境化学中的研究进展

金属有机框架(MOFs)是一类由有机桥连配体与无机金属中心通过自组装形成的新型多孔材料.相比传统的多孔材料,MOFs具有比表面积高、孔径均一、结构可调节等优点,在基础理论研究和实际应用方面都表现出巨大的潜力.近年来,环境问题日益突出,开发新型材料解决环境问题迫在眉睫,MOFs材料在环境化学中的应用受到了广泛关注.本文主要介绍MOFs材料在催化、气体存储、气体吸附与分离、气敏传感和水体净化等多个领域的理论研究与应用现状,并进一步讨论了MOFs材料在该领域面临的挑战和发展趋势.