MOFs材料在以氢键作用为主导的吸附分离中的应用研究进展

金属有机框架材料(MOFs)独特的多孔性质、表面活性和易修饰等特点使其在分子吸附与物质分离等方面应用广泛.尽管有几种可能的吸附机制,但氢键是其中的重要手段之一,MOFs材料通过氢键作用展现出了良好的吸附性能.本文综述近年来MOFs材料在基于氢键作用的吸附分离中的应用研究进展,介绍MOFs材料气相吸附和液相吸附的特点及应用情况.     

微孔配位聚合物与分子吸附进展

微孔配位聚合物在光学、磁学等方面有许多独特的性质并在作为分子识别、多孔材料等具有重要的应用前景。近年来在多孔配位聚合物的结构与气体吸附性能之间的关系、以及多孔配位聚合物在气体吸附等方面的研究取得了较大进展。     

对多孔材料夹层板的隔声性能进行试验及仿真分析

为了提高夹层板的隔声性能,对多孔材料夹层板的隔声性能进行仿真分析。首先对空腔双层板的隔声性能进行研究,利用有限元软件COMSOL进行仿真计算得到空腔双层板的隔声曲线,并通过阻抗管的试验数据来验证仿真结果的准确性,在此基础上研究空腔填满多孔材料的双层板的隔声性能。通过等效流体模型来模拟多孔吸声材料,研究入射角度、多孔材料流阻、多孔材料分布位置等因素对夹层板结构的隔声性能的影响。结果表明:填充多孔材料的夹层板的隔声性能在中高频段得到明显的提高,随着多孔材料流阻增加,夹层板的隔声效果得到加强。     

三聚氰胺改性酚醛基多孔碳材料的制备及其二氧化碳吸附性能

采用浓乳液模板法制备三聚氰胺-间苯二酚-甲醛多孔树脂,将其热解后得到了可用于二氧化碳吸附的氮掺杂多孔碳材料。研究了浓乳液模板的分散相体积分数和三聚氰胺含量对多孔碳材料微观形貌的影响,结果表明,在浓乳液模板分散相体积分数为90%的条件下制备的多孔聚合物具有丰富的通孔结构。经过热解后,得到了兼具无机碳骨架和有机氮活性位点的氮掺杂多孔碳材料。进一步研究了不同热解温度和三聚氰胺含量对多孔碳材料二氧化碳吸附性能的影响,二氧化碳的吸附容量最高可达到3.32 mmol/g,同时表现出良好的选择吸附性和再生性。     

多孔陶瓷材料在环境工程中的应用

综述多孔陶瓷材料在污水处理、大气污染控制、固体废物处理及噪声控制等方面的应用研究现状.阐述多孔陶瓷材料在环境工程中应用的吸附、筛滤等机理及孔隙率、孔径、孔径分布等参量指标是影响多孔陶瓷材料作为环境功能材料性能的决定因素.其韧性、脆性和形貌的控制及再生利用等是当前研究的热点和难点.低成本、大规模以及与生物技术相结合是多孔陶瓷材料研究的发展趋势.     

多孔材料中国科学家谈科学

多孔材料的研究不仅在催化领域有着广泛的实际操作价值,而且在太空材料、生物、医药、光电器件等领域也展现了引人注目的应用前景。多孔材料是20世纪发展起来的崭新材料体系,它包括金属多孔材料(即常说的泡沫金属)和非金属多孔材料(如泡沫塑料和多孔玻璃等),其显著特点是具有规则排列、大小可调的孔道结构及高比表面积和大吸附容量。多孔材料在大分子催化、吸附与分离、纳米材料组装及     

功能化多孔芳香骨架中CO_2/N_2吸附与分离特性的分子模拟研究

碳捕获与封存技术是一种较有前景的策略,用来缓解大气中CO_2的过度排放问题,进而使得化石燃料可以持续使用.基于这种策略,涌现了大量具有高CO_2吸附与分离能力的吸附剂材料.多孔芳香骨架材料是比表面积和孔隙度较高的多孔有机聚合物材料之一,其中具有类金刚石结构的PAFs_303呈现出较好的热力学稳定性.因此我们采用巨正则蒙特卡罗模拟计算探究功能化对多孔芳香骨架材料PAFs_303结构中CO_2/N_2吸附与分离性能的影响.研究结果表明:在低压下,官能团修饰可以有效地提高CO_2/N_2的吸附能力,尤其是303_DHF;高压下,由于孔隙结构的差异, PAFs_303表现出最好的气体吸附能力.对于单组分吸附来说,温度的增加不利于气体吸附.同时官能团的引入有效地提高了气体的选择吸附比(CO_2 vs N_2),且选择性顺序遵循:303_DHF303_NH_2303_OHPAF_303.吸附热和径向分布函数证实了功能化可以有效地提高CO_2/N_2与骨架的相互作用.综上所述,本文强调了功能化效应对CO_2/N_2吸附与分离性的影响,同时也为碳捕获与封存技术中吸附剂材料的设计与筛选提供了理论指导.     

纳微结构材料构效关系的计算方法研究

介绍了计算手段在纳微结构材料的设计及其应用性能研究方面的意义,并以金属-有机骨架材料为例,从分子力场开发、描述静电作用的电荷计算、材料结构表征与数据库的建立等角度,综述了近年来围绕纳微结构材料的计算方法开发及其在气体吸附分离与膜分离性能研究方面的一些重要进展。通过对现有计算方法的客观阐述与评价,提出了该领域亟待解决的一些问题,最后展望了计算化学在纳微结构材料研究领域的一些发展趋势。     

多孔磷灰石材料研究进展

磷灰石类材料因其具有良好的生物活性、生物相容性和较高的表面吸附性能而被成功应用于生物医学、环境污染治理等领域。本文综述了多孔磷灰石类材料的制备方法和应用领域,展望了多孔磷灰石的应用前景。     

石蜡/膨胀石墨复合相变材料的结构与热性能

以有机物石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构，利用膨胀石墨的多孔吸附特性，制备出了石蜡含量分别为50％（质量分数，下同），60％，70％和80％的石蜡／膨胀石墨复合相变储热材料．采用扫描电镜（SEM）和差示扫描量热分析（DSC）对复合相变储热材料的结构和热性能进行了表征．结果表明：膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态，石蜡被膨胀石墨微孔所吸附；复合相变储热材料的相变温度与石蜡相似，其相变潜热与基于复合材料中石蜡含量的潜热计算值相当．储（放）热性能测试结果表明，含80％石蜡的复合相变储热材料其储热时间比石蜡减少69．7％，放热时间减少80．2％．     

多孔材料的研究进展

描述了多孔材料及其合成方法，并对多孔材料在催化、吸附和光学等方面的应用前景做了评述，对其将来的研究重点和发展趋势做了展望。     

基于金刚石结构碳的多孔材料设计及储氢性能研究

基于金刚石结构的碳设计了多孔材料,利用GCMC方法对其在温度为298 K,压强为0~100 bar的条件下的储氢量、氢分子分布和等量吸附热进行了讨论.考虑孔内壁以化学吸附的氢在内,PCM-2和PCM-3两种多孔材料的重量储氢量达到了相关机构规定的实际储氢应用的最低标准.氢分子密度分布图表明氢分子在孔道中的分布距离孔道边缘有一定的距离,此距离是因氢分子具有一定的动力学直径所致.等量吸附热表明多孔材料对氢分子的吸附属于物理吸附.     

石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展

石墨烯具有独特的结构、优异的性能,在诸多领域有广泛的应用.石墨烯层的原子均为表面原子,其表面积非常大,是天然的吸附材料.其易于制备、成本低廉等优势使得石墨烯吸附材料成为水处理研究中的热点.石墨烯及其复合材料已经在重金属、染料、杀虫剂、抗生素、石油等污染物的治理方面得到应用.综述了石墨烯吸附材料的制备方法以及其在污水处理方面的应用.分析了污染物在石墨烯吸附材料上的吸附行为,并讨论了石墨烯与污染物的相互作用.着重关注官能团对石墨烯吸附材料性能的影响,从化学视角提出了设计高效石墨烯吸附剂的思路.     

气溶胶发生器负压发生装置数值模拟

为解决气溶胶发生器负压装置的效率低、易堵塞、对颗粒磨损大等问题,采用数值模拟的方法比较传统结构与多孔环形结构的性能.在Autodesk Inventor软件中创建出两种结构负压装置的三维模型,导入Autodesk Simulation CFD软件中进行有限元分析计算.分析在进口压力与流量一致的情况下,不同结构内的气体流动情况,将分析结果进行比较,发现多孔环形结构引入气体的流量较大,且流体流动顺畅.结果表明:多孔环形结构适合应用在气溶胶发生器的负压装置上.     

基于界面分子动力学的双壳微纳胶囊热湿传递模拟

为了进一步研究双壳微纳相变胶囊掺入建筑石膏中对多孔材料热湿传递的影响,提出了含有相变胶囊的多孔墙体热湿耦合模型.考虑相变微纳胶囊发生相变过程由表及里的特征,利用界面分子动力学中的对势和多体势,给出了胶囊界面模型的热性能参数的计算方法,同时考虑到双壳微纳胶囊外壳亲水性质及石膏孔隙对水分的吸附/解吸的热湿耦合作用,提出了胶囊界面湿参数的模型,对掺与不掺相变微胶囊模型进行了实测模拟,并应用计算机软件对方程进行了求解.结果表明:该模型可用于模拟含有相变胶囊墙体材料的热湿传递过程.     

含盐多孔材料吸湿解湿性能规律探讨

介绍了含盐多孔混凝土材料吸湿解湿性能的实验结果；应用吸附理论找出材料吸湿量随时间和环境温湿度变化的规律，其理论结果与实验一致；最后对如何制备价廉物美的建筑湿材料问题提出看法。     

环境工程材料的研究现状及发展趋势

介绍了近几年环境工程材料领域所取得的进展。水污染控制材料中主要介绍了用于分离工艺的几种新型吸附材料、絮凝材料和过滤材料,用于生化处理工艺的微生物固定化多孔陶瓷材料,以及用于化学处理工艺的二氧化钛光催化材料;大气污染控制材料中主要介绍了用于机动车尾气净化的催化材料、室内空气污染治理的光催化材料以及脱硫用吸附及离子交换材料;环境修复材料中主要介绍了固沙植被材料。     

多孔碳材料的合成及其在锂离子电池中循环性能的研究

基于多孔有机聚合物及其衍生碳材料在锂离子电池负极材料领域的发展和研究现状,探究了一种孔径可控的多孔碳纳米球的合成方法 .首先,设计合成了6,13-双（双4-溴苯基亚甲基）并五苯化合物,并以此为单元制备了一系列具有规则形貌的新型多孔有机聚合物.通过将不同孔径尺寸的聚合物在不同温度下进行碳化,以此探究碳化温度对材料电化学性能的影响.根据得到的数据可知,多孔碳材料THF-800具有最好的循环稳定性和优异的倍率性能,由此证明THF-800在锂离子电池负极材料领域具有潜在应用价值.此外,对锂离子电池负极材料孔径尺寸进行了调控,可以促进有机材料在锂离子电池中的应用,最终拓展了多孔有机聚合物衍生碳材料在锂离子电池负极材料中的应用范围.     

泡沫石墨作为相变储能材料填充物的研究

以石蜡为相变材料、泡沫石墨为支撑结构,文章利用泡沫石墨的多孔吸附特性,采用多次真空灌注方法制备了泡沫石墨/石蜡复合相变储热材料。采用Hot Disk热常数分析仪和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的热性能进行了表征。结果表明,石蜡充分吸附到泡沫石墨的蜂窝状微孔中,泡沫石墨的填充极大地强化了相变材料的导热能力;复合相变储热材料的相变温度与石蜡相似,其相变潜热与基于复合材料中石蜡含量的潜热计算值相当。设计了储能过程实验,并与纯石蜡试件进行了对比;储热性能测试结果表明,复合相变储热材料的储热速率比纯石蜡有了极大的提高。     

微TPV系统中多孔介质燃烧室的数值模拟

为优化燃烧室的设计,提高微热光电系统的整体效率和工作性能,建立了颗粒填充型多孔介质燃烧室.通过试验验证,应用Fluent软件对多孔介质结构的微燃烧室进行数值模拟,分析孔隙率、氢氧体积混合比和流量比等因素对燃烧室性能的影响.模拟结果表明,采用多孔介质结构可以改善燃烧室的燃烧性能,燃烧室在多孔介质孔隙率为0.52,氢氧体积混合比为2:1,入口流量为200 mL/min时燃烧效率较高,有利于微热光电系统稳定高效地工作.