《功能多孔有機骨架材料的結構設計與可控合成》是依託東北師範大學，由景曉飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：功能多孔有機骨架材料的結構設計與可控合成
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：景曉飛
- 依託單位：東北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多孔有機骨架作為一類新興的多孔材料，由於具有高比表面積、低骨架密度、高熱穩定性和化學穩定性受到科學家們的廣泛關注，尤其是其良好的骨架可設計性和修飾性使得該類材料在氫氣和甲烷儲存、二氧化碳捕獲等與能源、環境息息相關的領域展現出優異的吸附分離性能。本項目擬利用計算機模擬搭建一系列具有特定結構特點的多孔有機骨架，併合理地向骨架中修飾各種官能團（如鹵素、羥基、氨基等）；利用第一性原理與蒙特卡洛方法相結合的多尺度理論模擬方法模擬各種結構的氣體（如氮氣、氫氣、甲烷、二氧化碳等）吸附曲線，篩選具有較優性能的骨架模型。設計合成具有相同結構特點的有機單體，選擇有效的聚合反應進行材料合成。對合成材料的氣體吸附與分離性能進行測試，通過對比模擬結果與實驗數據，不斷最佳化模型結構、改良反應條件，從而實現具有優異氣體吸附分離性能的功能多孔有機骨架的可控合成。
結題摘要
多孔有機骨架作為一類新興的多孔材料，由於具有高比表面積、低骨架密度、高熱穩定性和化學穩定性受到科學家們的廣泛關注，尤其是其良好的骨架可設計性和修飾性使得該類材料在氫氣和甲烷儲存、二氧化碳捕獲等與能源、環境息息相關的領域展現出優異的吸附分離性能。利用第一性原理密度泛函理論與蒙特卡洛分子模擬法相結合的多尺度理論模擬手段，模擬了含多種官能團及不同濃度官能團的PAF-1模型的二氧化硫和硫化氫酸性氣體的吸附曲線及混合組分吸附曲線，預測了官能團種類及濃度對酸性氣體的吸附及分離效果的影響，為實驗提供理論指導。通過選擇具有不同結構特點及功能特點的有機單體作為基本構築單元，採用由廉價催化劑無水氯化鋁與氯化鐵催化的傅氏烷基化反應，合成了一系列具有高比表面高穩定性的多孔芳香骨架材料，為實現低成本多孔芳香骨架材料的實際套用提供了一定的合成依據。通過採用物理-化學雙交聯法，將粉狀多孔芳香骨架材料與納米纖維素進行有效的組裝，製備了具有超強吸附能力的PAF-1@CNF納米纖維素複合氣凝膠。該材料結合了PAF-1的超高比表面積與納米纖維素的塊狀特徵，可有效的用於雙酚A的高效吸附。
