选择性去除CO2和H2储存的3D多孔聚合物:实验和计算研究
Muath S Al-Bukhari1, Ismail Abdulazeez2, Mahmoud M Abdelnaby3
1Chemistry Department, King Fahd University of Petroleum and Minerals, Dhahran, Saudi Arabia.
Frontiers in chemistry
|September 25, 2023
概括
新合成的3D多孔聚合物M1和M2具有很高的二氧化碳捕获和储存能力. M2 显示出异常的二氧化碳选择性,使其成为烟气净化和储能应用的前景.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 开发先进的多孔材料对于应对二氧化碳排放等环境挑战以及储能解决方案至关重要.
- 设计具有可调节孔隙性和高表面积的聚合物是提高其吸附和储存能力的关键.
- 现有的材料通常在选择性,稳定性或特定气体应用能力方面面临限制.
研究的目的:
- 合成具有量身定制的多孔性的新型3D多孔聚合物 (M1和M2).
- 评估合成聚合物的二氧化碳捕获和储存性能.
- 研究新材料的结构性,热性和气体吸附性.
主要方法:
- 使用p-甲和酸,对四基{4-氨基) 甲与 (M1) 和 (M2) 的多重凝结.
- 使用固体13C-NMR,FT-IR光谱和热重力测量分析 (TGA) 进行了表征.
- 对CO2和H2的气体吸附/储存评估,包括选择性研究 (CO2/N2) 和用GCMC进行分子动力学 (MD) 模拟.
主要成果:
- 合成的M1和M2聚合物具有永久的多孔性和显著的BET表面积 (M1的575m2/g,M2的389m2/g).
- 达到1.85 mmol/g (M1) 和2.10 mmol/g (M2) 的二氧化碳吸附能力,具有高的CO2/N2选择性 (43为M1,51为M2).
- 在1巴和77K时,已经证明了66cm3/g (M1) 和87cm3/g (M2) 的储能.MD模拟证实了M2的微孔性和二氧化碳选择性.
结论:
- 新设计的3D多孔聚合物 (M1和M2) 具有出色的二氧化碳捕获和储存性能.
- M2显示出优越的二氧化碳选择性和容量,表明其用于烟气净化的潜力.
- 这些材料具有很高的热稳定性和可调节的多孔性,使它们成为能源和环境应用的有希望的候选者.
