新型高吸附容量高导热MOF-石墨烯复合多孔材料制备及性能

According to the needs of the pollution control and recovery of oil vapour(hydrocarbon volatile organic compounds)，this proposal is the preparation of the novel Metal Organic Framework/Graphene composites with high adsorption capacity and well thermal conductivity. If the graphene are able to coordinate to the MOFs units, the graphene monolayer will became the new channels of the acoustic phonons between the metal-oxygen cages in MOFs units. Therefore，the thermal conductivity of the Metal Organic Framework/Graphene composites will be improved. Meanwhile，new micropores will be created at the interface of the MOF units and the graphene layers. The micropore volume of the Metal Organic Framework/Graphene composites will increase, so the adsorption capacity of oil vapour on the Composite adsorption materials will be improved. This is the innovation of the project. From the theoretical point of view, the effects of the pore structure and surface chemical properties of the MOF/Graphene composites on the adsorption and thermal conductivity performance will be discussed. In order to solve the environmental pollution and energy waste caused by oil vapor emissions, the new technology of oil vapor control and recycle by the adsorption of MOF/Graphene composites with high adsorption capacity and well thermal conductivity will be developed. The research results of the project have important application value and scientific significance.

针对油气（烃类VOCs）污染控制和油气回收的社会需求，本项目提出研制新型油气高吸附容量高导热金属有机骨架（MOFs）-石墨烯复合吸附材料。项目拟采用石墨烯与MOFs单元复合,石墨烯单层可成为MOFs单元中金属-氧笼间的声热子传输新通道，从而提高复合材料的导热性能，同时MOFs单元与石墨烯单层交界面上可形成新的微孔结构，增加金属有机骨架的微孔容,可提高复合吸附材料对油气的吸附容量,这是本项目立项的新意和特色之处。从理论层面上，研究MOF-石墨烯复合材料的孔结构和表面化学性质对其吸附性能和导热性能的影响规律；从技术层面上，研制新型油气高吸附容量、高导热MOF-石墨烯复合吸附材料合成技术。从应用层面上，针对油气排放造成的环境污染和能源浪费问题，发展形成一种以新型油气高吸附容量、高导热MOF-石墨烯复合吸附材料为核心的油气污染治理回收新技术。项目的研究成果将具有重要的应用价值和科学意义。

针对油气（烃类VOCs）污染控制和油气回收的社会需求，本项目研制新型油气高吸附容量高导热金属有机骨架（MOFs）-石墨烯复合吸附材料，并研究MOF-石墨烯复合材料的孔结构和表面化学性质对其吸附性能和导热性能的影响。. 发明了MIL-101@GO复合多孔材料，相对于母体MIL-101材料，在298 K下，其对正己烷和丙酮的吸附容量提高了93%和45%，且具有优异的脱附再生性能。同时，MIL-101@GO复合材料导热系数为0.463 W/m•K，是MIL-101材料导热系数的1.6-2倍左右，该材料是理想的烃类VOCs吸附回收材料。. 发明了机械化学快速制备CuBTC@GO复合材料方法， 298K下，Cu-BTC@GO复合材料对甲苯的吸附容量达9.1 mmol/g，相对于Cu-BTC，甲苯吸附容量提高了47%，特别是Cu-BTC@GO复合材料的水稳定性大大高于Cu-BTC，这一提高MOFs材料的水稳定的策略对于合成高化学稳定性的MOFs复合材料具有重要指导意义；.发明了MOF-505-氧化石墨烯复合吸附材料，在298 K下，MOF-505@GO复合多孔材料对CO2 吸附容量相对于母体MOF-505，其吸附容量提高了37.3%，特别是该多孔材料具有良好的水汽稳定性。具有良好的潜在工业应用前景。. 发明了机械化学法修复失效Cu基有机骨架材料的方法，修复得到的铜基-金属有机骨架多孔材料，其BET比表面积可以恢复到新HKUST-1材料的95%，对苯蒸汽具有高吸附容量，其吸附容量可以恢复到新HKUST-1材料的92%。该方法具有高效快速以及只需微量溶剂等优点，利于规模化工业化生产；. 丰富了MOF@GO复合材料的吸附和导热间构效关系理论，发现石墨烯与MOFs单元复合,石墨烯单层可成为MOFs单元中金属-氧笼间的声热子传输新通道，从而提高复合材料的导热性能，同时MOFs单元与石墨烯单层交界面上可形成新的微孔结构，增加金属有机骨架的微孔容,显著提高了复合吸附材料对油气的吸附容量。. 本项目发展形成一种以新型油气高吸附容量、高导热MOF-石墨烯复合吸附材料为核心的油气污染治理回收新技术。项目的研究成果将具有重要的应用价值和科学意义。.

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