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国家纳米科学中心用于气体吸附/分离的有机微孔材料研究取得系列进展

所属:科技新闻    日期:2012-04-23    点击次数:278

        通过特定刚性结构的有机共轭单体制备有机微孔材料是近些年多孔材料和高分子科学领域研究的热点。这类材料具有高比表面积、较轻的密度、相对较窄的孔径分布以及稳定的物理化学性质,逐渐发展成为一种新型的极具潜力的气体储存与分离材料。
        国家纳米科学中心韩宝航研究员课题组以具有特定构型的有机化合物三咔唑基苯(TCB)为单体,通过简单的氧化偶联聚合反应制备出了一种聚咔唑微孔材料,其BET比表面积(SBET)达到2220 m2g-1,孔径分布主要集中在0.62 nm。氢气吸附能力在1.0 bar和77 K的条件下达到了2.80 wt %,是目前在相同条件下多孔材料中所报道的最高储氢值。同时,该材料对二氧化碳的吸附容量在1.0 bar和273 K的条件下达到了21.2 wt %,能与多孔碳及金属–有机配位聚合物等类型的多孔材料相媲美。另外,在1.0 bar和273 K的条件下,该聚咔唑微孔材料对二氧化碳的吸附量大,而对甲烷和氮气的吸附量很小,选择性质量比分别为90:1(CO2/CH4)和39:1(CO2/N2),可用于气体的选择性吸附或分离。上述这些性能使得该材料可应用于氢气的储存、二氧化碳的吸附以及天然气的纯化,有利于清洁能源的高效使用,并对大气环境改善具有潜在价值。相关研究结果已在J. Am. Chem. Soc.网上在线发表 (论文链接)。该研究工作由陈琦副研究员、联合培养研究生罗敏等人合作完成。
       该课题组在共轭有机多孔材料研究方面取得了一系列的研究成果:J. Mater. Chem. 2011, 21 (35), 13554–13560; Macromolecules, 2011, 44 (14), 5573–5577; Macromolecules 2011, 44 (16), 6382-6388; Macromolecules, 2011, 44 (20), 7987–7993。其中利用氧杂螺环化合物Spiro(fluorene-9,9'-xanthene)与螺芴为建筑块,制备的有机微孔材料氢气吸附达2.22 wt %,该研究工作得到了美国化学会周刊Noteworthy Chemistry (Nov. 14, 2011)以“This Ladder polymer takes up large amounts of hydrogen”为标题进行了相关介绍。
       上述研究工作得到了科技部重大科学研究计划、国家自然科学基金委和中国科学院的资助。


(来源:中国化工信息网)

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