《剪下液膜界面誘導MOFs自組裝構建有序直通大孔-微孔碳》是依託大連理工大學,由鄭文姬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：剪下液膜界面誘導MOFs自組裝構建有序直通大孔-微孔碳
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄭文姬
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
兼顧提高比表面積和降低傳質阻力是多孔碳套用於吸附、電極材料等領域亟待解決的關鍵問題。本項目提出剪下液膜界面誘導MOFs自組裝的新方法，構建有序直通大孔-微孔結構的新型碳材料。通過曳力剪下控制脹塑性非牛頓流體液膜界面強度，構建水通道有序排列的軟界面模板，實現大孔有序直通，降低分子傳遞阻力。將MOFs前驅體分散在液膜油水兩相，調節有序相界面粘彈性，控制前驅體在界面傳質和反應速率，自組裝形成有序直通大孔MOFs，經高溫碳化得到有序直通大孔-微孔碳。兼具高比表面積和低傳質阻力，且孔徑分布易控，製備方法簡單高效。本項目將揭示界面強度和MOFs自組裝參數對前驅體界面傳質和反應速率的影響機理；建立MOFs界面漸進反應模型，實現自組裝過程可控化；闡述有機配體種類、MOFs組裝層數和煅燒過程對碳材料孔徑分布和比表面積的影響規律，實現比表面積可控化。本項目提出的方法對控制多孔碳的孔結構和孔徑分布具有重要意義。
結題摘要
本項目針對目前電極材料比表面積不夠大，分子傳遞阻力高、製備方法複雜等問題，圍繞電極材料的構效關係，通過微乳液界面性能調控，最佳化MOFs前驅體的自組裝條件，控制界面反應前沿，構建兼具高比表面積和低傳質阻力的電極材料，提高電池的能量密度。主要取得如下研究成果：建立微乳液滴碰撞理論，控制液膜體系界面強度、結構和傳質阻力，合成特定形貌和性能的微納顆粒；提出曳力剪下控制微乳液界面強度和微乳液內水相間融合，使模板通道有序化，構建有序大孔-介孔結構納米材料，最佳化材料的電池性能；提出界面反應前沿法控制空心球結構的機理，構建了功能多層空心微球，強化離子傳遞；調控固-液界面的傳質速率，原位製備具有同質/異質結的複合材料，降低電子傳遞阻力，拓展其在光電領域的套用。 項目研究相關成果在ACS Applied Materials &Interfaces、Chemical Engineering Journal 等本領域高水平國際期刊上發表SCI論文20餘篇，其中已標註本項目資助的SCI論文8 篇，參與撰寫專著1 部。申請/授權中國發明專利9/5項，其中以項目負責人為第一發明人申請中國發明專利2 項。參加國內外學術會議5人次，口頭報告2 人次，牆報3 人次。項目負責人獲科技部重點領域創新團隊核心成員，優秀班主任等榮譽稱號。作為負責人獲得精細化工國家重點實驗室開放課題基金（KF1616，5萬元）1項和中央高校基本科研業務費專項資金資助1項（DUT16TD19，30萬元）。 本項目成果得到了國內外學者的廣泛認可，我們提出界面膜和小分子助劑協同控制晶體生長方法被認為是納米晶體領域的重要研究進展 以本項目MOFs納米材料研究成果和研究人員作為重要支撐之一，項目負責人所在團隊於2017年獲批科技部重點領域創新團隊“新型高效過程耦合強化創新團隊”，項目負責人是團隊的骨幹，負責MOFs等納米材料的製備與新能源電池性能研究。項目負責人所在團隊於2017年獲批建設遼寧省石化行業高效節能分離技術工程實驗室，項目負責人負責MOFs基混合基質膜的製備研究。
