一种新型颈腔状超微孔MOFs的构建及其高效筛分分离CO2/C2H2性能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21908069
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    彭俊洁
  • 依托单位：
    华南理工大学
  • 学科分类：
    B0804.分离工程
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Efficient C2H2/CO2 separation is the key to reduce the industrial cost in high-purity C2H2 production. To solve this problem, our proposal aims at developing novel ultramicroporous MOFs with neck-chamber channels as well as its CO2/C2H2 separation performance via molecular sieving. In this proposed research, we will focus on: (Ⅰ) the regulation rule of the neck-chamber channel and how the tailored neck-chamber channel affects the selectivity, equilibrium and kinetics of CO2/C2H2 mixtures; (Ⅱ) successful preparation of novel ultramicroporous MOFs with neck-chamber channels that can separate CO2/C2H2 via molecular sieving and shows good CO2 capacity, as well as construction of efficient CO2/C2H2 separation process. The important creativity of our proposal is that by precisely adjusting the size of the neck on the channel, the MOF structure is capable to adsorb CO2 but completely exclude C2H2, and meanwhile the larger chamber can increase the CO2 capacity. Our proposal will not only provide new theoretical and technical foundation for the purification of C2H2 during production, but also offer useful reference for the precise control of ultraporous materials. Therefore, our proposal is of theoretical significance and application value.
高效分离C2H2/CO2是降低工业生产高纯度乙炔能耗的关键，围绕这一重要需求，本项目提出研究《一种新型颈腔状超微孔MOFs的构建及其高效筛分分离CO2/C2H2性能》。主要涉及：从理论层面，研究揭示颈腔状超微孔MOFs材料“瓶颈-空腔”孔道的尺寸调控规律，及其颈腔状孔道结构对CO2/C2H2选择性、吸附容量和动力学的影响规律；在技术层面，研究制备出具有筛分分离CO2/C2H2功能的新型颈腔状超微孔MOFs材料，建立高效分离CO2/C2H2过程。项目重要创新之处是：构建“瓶颈-空腔”结构的MOFs，通过精确调节材料狭窄瓶颈的尺寸，增强孔道对CO2的专一识别容纳能力并完全排斥C2H2，同时此材料较大的空腔又可形成更高的CO2吸附容量。项目成果将为化学工业上解决乙炔生产纯化过程高效脱除CO2提供新理论和技术基础，也为超微孔MOFs的精细调控提供借鉴，具有重要的理论意义和应用价值。

结项摘要

针对石化工业C2H2/CO2分离存在高能耗的关键问题，本项目旨在研究新型颈腔状超微孔MOFs的构建及其高效筛分分离CO2/C2H2机制，以建立高效节能的分离过程。项目以二价金属/二羧酸/含氮杂环为结构组成，研制出一系列具有“瓶颈-空腔”形状的超微孔MOFs材料。由于孔道瓶颈处的狭窄尺寸和正静电势，该类材料可以从CO2/C2H2混合物中优先吸附CO2，为进一步提高选择性和吸附容量，项目优化了配体的几何尺寸和官能团从而精细调材料的瓶颈和空腔，最终得到能够实现优异CO2/C2H2分离性能的两种MOFs材料，ZnMtzOx和Mn(bdc)(azo)。其中，ZnMtzOx的孔道瓶颈具有和CO2高度匹配的狭窄尺寸和正电势环境，能够专一识别CO2并完全排除C2H2，实现对CO2/C2H2的筛分分离，在常温常压下CO2/C2H2吸附量比值达到25.1，Henry选择性为808，超过目前报道的其它多孔材料，同时较大的空腔使其在常温常压下的体积吸附容量达到100 cm3/cm3。类似地，Mn(bdc)(azo) 在常温常压下对CO2/C2H2的IAST选择性达到23.7，CO2吸附容量为77 cm3/cm3，CO2/C2H2分离性能在MOFs材料中处于前列水平。借助分子模拟等方法，项目阐明了MOFs材料在瓶颈处尺寸/电势的协同作用是实现CO2/C2H2超高选择性的关键因素。项目研究成果将为化学工业上解决乙炔生产纯化过程高效脱除CO2提供新理论和技术基础，也为超微孔MOFs的精细调控提供借鉴，具有重要的理论意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（6）
High-Performance Selective CO2 Capture on a Stable and Flexible Metal-Organic Framework via Discriminatory Gate-Opening Effect
通过歧视性开门效应在稳定且灵活的金属有机框架上进行高性能选择性二氧化碳捕获
  • DOI：
    10.1021/acsami.2c04779
  • 发表时间：
    2022-04-27
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Peng, Junjie;Liu, Zewei;Li, Zhong
  • 通讯作者：
    Li, Zhong
Robust Metal–Organic Frameworks with High Industrial Applicability in Efficient Recovery C3H8 and C2H6 from Natural Gas Upgrading
坚固的金属-有机框架在从天然气升级中高效回收 C3H8 和 C2H6 方面具有较高的工业适用性
  • DOI：
    10.1016/j.eng.2022.07.017
  • 发表时间：
    2022-09
  • 期刊：
    Engineering
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Shikai Xian;Junjie Peng;Haardik P;ey;Timo Thonhauser;Hao Wang;Jing Li
  • 通讯作者：
    Jing Li
Effective adsorption of Ultra-dilute CO2 over Polyethyleneimine-based adsorbent for H2 purification
聚乙烯亚胺吸附剂有效吸附超稀二氧化碳以净化氢气
  • DOI：
    10.1016/j.seppur.2022.121686
  • 发表时间：
    2022-07
  • 期刊：
    Elsevier
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jiazhu Luo;Junjie Peng;Min Tang;Fengqi Zhang;Guang Miao;Guoqing Li;Chunshan Song;Weilong Wang;Jing Xiao
  • 通讯作者：
    Jing Xiao

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其他文献

基于模糊认知网络的改进非线性Hebbian算法
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    控制理论与应用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈宁;王磊;彭俊洁;刘波;桂卫华
  • 通讯作者：
    桂卫华
模糊灰色认知网络的建模方法及应用
  • DOI：
    10.16383/j.aas.2017.c160578
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    自动化学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈宁;彭俊洁;王磊;郭宇骞;桂卫华
  • 通讯作者：
    桂卫华

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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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