功能化氧化硅泡沫-无限配位聚合物3D/2D杂化材料常压吸收-还原CO2的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21805029
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0902.碳基能源化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The most effective and potential measure to reduce carbon dioxide emission in a large scale is carbon capture and storage/sequestration (CCS). As the principal greenhouse gas, carbon dioxide (CO2) is also a ubiquitous C1 resource, which can be converted into high value-added energy products via the reduction reaction. The combination of the CO2 capture and reduction/utilization (CCU) could be an alternative approach to address the energy penalty problem in CCS, avoid the high pressure and safety concerns, thus achieving CO2 reduction under mild conditions. However, there are some limitations such as low concentration of the captured CO2 for the next reduction step, no enough reaction driving force, poor compatibility of the components in the homogeneous system. Therefore, in this project, the functionalized silica foam (MCF) - infinite coordination polymer (ICP) 3D/2D hybrid material will be synthesized both as CO2 absorbent and as catalyst for establishing the efficient CO2 capture-reduction system. By compositing the amino modified 3D MCF and functionalized 2D ICP nanosheets, the phase-segregated structure and multi-dimensional interface can be formed as the alkaline nano reaction environment, thus improving the CO2 uptake, increasing the local concentration. The synergistic activation of CO2 and other substrate by the organic components will enhance the compatibility of different components in the reaction system. Hence, the compatible capture and catalytic reduction system can be established. In this process, the influence of microstructure and physicochemical parameters of the hybrid materials on absorption and reduction, the rules of the CO2 capture and synergistic activation effect of functional components will be investigated to explore the capture and reduction mechanism, thus benefiting the efficient reduction reaction from CO2 to formic acid and its derivatives, N-methylation products, etc. Therefore, this project would provide the theoretical foundation and scientific basis for opening up a new way of CO2 utilization and green carbon cycling under mild conditions.
CO2是地球储量最多的碳源,可通过还原反应转化为高附加值能源产品。为此,在CO2捕集和储存(CCS)中,若将捕集后的CO2直接还原转化,则无需CCS的高能耗和常规反应的CO2高压力,可实现吸收-还原的耦合反应(CCU),常压下合成能源产品,具有重要意义。然而,均相CCU过程存在吸收后CO2浓度低、还原动力不足、体系兼容性差等弊端。因此,本项目拟设计合成新型的功能化氧化硅泡沫(MCF)-无限配位聚合物(ICP)3D/2D杂化材料,建立CO2吸收-还原的非均相体系。通过将氨基修饰的3D MCF和功能化的2D ICP复合,构筑多维界面的碱性纳米反应环境,提高CO2吸收量和碳浓度,建立兼容性的吸收活化和催化还原过程。进一步研究CO2吸收规律和功能组分的协同活化效应,阐明反应作用机制,以期实现常压下从CO2到甲酸及衍生物、氮甲基化产物的高效合成,为温和条件下CO2高值化利用提供理论基础和科学依据。

结项摘要

CO2作为温室气体,同时也是储量丰富、无毒无害、廉价易得的可再生C1资源,为了实现可再生碳的高值化利用,开发CO2的吸收活化-催化转化耦合过程(CCU),在温和条件下将CO2转化为能源相关产品,具有重要意义。均相CCU过程存在碳浓度低、反应动力不足、体系兼容性差等弊端。本项目针对CCU,以无限配位聚合物为基础设计合成了多种分级多孔有机无机复合材料,逐级开发了一系列CCU的非均相催化体系。在化学功能和物理结构的协同调控下,通过向金属泡沫/二氧化硅泡沫/气凝胶等多孔基底中复合二维金属有机框架/无限配位聚合物材料,在纳米微环境中精确引入多功能复合组分,构筑了多维界面的纳米反应环境,从而提供多级热力学驱动力,降低了CO2活化的动力学能垒,实现了温和条件下CO2的吸收活化和原位催化转化。通过考察复合体系的物化性质和反应条件对CCU效果的影响,初步揭示了CO2活化转化的作用机制。另外,进一步尝试该类复合材料在催化转移氢化和电解水析氧反应中的应用,从CO2的资源化利用进一步拓展到清洁能源制备领域。该项目以学科交叉研究入手,对于无限配位聚合物基复合材料的合成方法、微观结构、催化功能的研究均有一定的创新性推进,为低碳减排开辟了新思路,为温和条件下可再生碳的富集和高效利用提供理论基础和科学依据。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Metal organic framework-capsulated CoCu nanoparticles for the selective transfer hydrogenation of nitrobenzaldehydes: engineering active armour by half-way injection method
用于硝基苯甲醛选择性转移氢化的金属有机骨架包覆的CoCu纳米粒子:通过半程注射法工程活性装甲
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemistry - A European Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Li;Yu-Nong Li;Jian-Wei Zheng;Xiao-Yun Dong;Rong-Xiu Guo;Yi-Ming Wang;Ze-Nan Hu;Yong-Jian Ai;Qiong-Lin Liang;Hong-Bin Sun
  • 通讯作者:
    Hong-Bin Sun
Bimetallic NiCo Metal-Organic Framework-Derived Hierarchical Spinel NiCo2O4 Microflowers for Efficient Non-Enzymatic Glucose Sensing
双金属 NiCo 金属有机框架衍生的多级尖晶石 NiCo2O4 微花,用于高效非酶葡萄糖传感
  • DOI:
    10.1246/bcsj.20200344
  • 发表时间:
    2021-03-01
  • 期刊:
    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Li, Linlin;Zhang, Bing;Fu, Yu
  • 通讯作者:
    Fu, Yu
Preparation of MOF Film/Aerogel Composite Catalysts via Substrate-Seeding Secondary-Growth for the Oxygen Evolution Reaction and CO2 Cycloaddition
通过基质接种二次生长制备 MOF 薄膜/气凝胶复合催化剂用于析氧反应和 CO2 环加成
  • DOI:
    10.1002/anie.202012354
  • 发表时间:
    2020-11-09
  • 期刊:
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Bai, Xiao-Jue;Lu, Xing-Yu;Qi, Wei
  • 通讯作者:
    Qi, Wei
Fabrication of a MOF/Aerogel Composite via a Mild and Green One-Pot Method
通过温和绿色一锅法制备 MOF/气凝胶复合材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Bulletin of the Chemical Society of Japan
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Lin-Lin Li;Xiao-Jue Bai;Lei Shao;Xu Zhai;Fu-Qiang Fan;Yu-Nong Li;Yu Fu
  • 通讯作者:
    Yu Fu
An alternative route of CO2 conversion: Pd/C-catalyzed oxazolidinone hydrogenation to HCOOH and secondary alkyl-(2-arylethyl)amines with one stone two bird strategy
CO2 转化的另一种途径:Pd/C 催化恶唑烷酮氢化为 HCOOH 和仲烷基-(2-芳乙基)胺,采用一石二鸟策略
  • DOI:
    10.1016/j.jcou.2018.11.009
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of CO2 Utilization
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Yu-Nong Li;Xiao-Fang Liu;Liang-Nian He
  • 通讯作者:
    Liang-Nian He

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其他文献

商业信用能促进中国制造企业创新吗?
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    经济科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚星;杨孟恺;李雨浓
  • 通讯作者:
    李雨浓
黏土中静压沉桩离心模型试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李雨浓;Barry M. Lehane;刘清秉
  • 通讯作者:
    刘清秉
聚甲醛纤维增强砂浆的力学性能和干燥收缩试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    周至阳;梅军鹏;李海南;廖宜顺;徐智东;牛寅龙;李雨浓
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    李雨浓
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘艳霞;李雨浓;傅若秋;高宁
  • 通讯作者:
    高宁
交通荷载作用下上覆硬壳层软土地基动力响应特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    河北工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹海莹;刘云飞;任晓军;李雨浓
  • 通讯作者:
    李雨浓

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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