金属有机骨架化合物在CO_2捕集中的研究进展

日益严重的温室效应引起了全世界对CO_2减排技术的关注。金属有机骨架化合物(MOFs)因具有结晶度高、比表面积高、结构可控等优点,在气体吸附尤其是CO_2捕集等方面展示出广阔的应用前景。本文对近年来MOFs材料上CO_2吸附性能的研究进展进行了详细的综述,分析了比表面积、孔容及吸附热等因素对材料吸附分离性能的影响,总结了提高MOFs材料CO_2吸附性能,特别是低压吸附性能的方法,指出了MOFs作为CO_2捕集材料的不足之处和将来的研究方向。     

MOFs在光催化领域的应用概况

金属有机骨架是一类包括金属和有机配体的多孔配位材料,其结构为网络结构且呈周期性。它们比表面积高,催化活性位点丰富,孔结构规整,孔径可调节,而且具有易官能化的特点,被广泛地应用于储气,半导体,多相催化,气体分离等领域。MOFs(金属有机骨架)近年来受到了越来越多研究者的关注,尤其是在光催化领域。因此,从光催化角度,总结了CO2的还原,水裂解,有机物转化等应用研究的进展,思考并提出了MOFs光催化材料未来的潜力方向。     

Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2催化剂光催化还原CO_2的性能

采用改良的溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂纳米TiO2(简写为Fe-TiO2)催化剂,并用X射线衍射、高分辨透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热重-差热分析等方法对其进行了表征。表征结果显示,Fe-TiO2催化剂的分散性好,平均粒径为9.37nm,比表面积为85.46m2/g;掺杂Fe3+不仅使TiO2的平均粒径减小,且有效抑制了TiO2的晶相转变,该催化剂保持单一的锐钛矿相结构。考察了Fe-TiO2催化剂光催化还原CO2的性能,实验结果表明,当Fe3+掺杂量为4.0%(相对于TiO2的质量分数)的Fe-TiO2催化剂用量1.0g/L、反应时间8h、CO2流量200mL/min、反应温度90℃、反应液中NaOH和Na2SO3的浓度均为0.10mol/L时,甲醇的产率高达308.76μmol/g(以每克催化剂上生成甲醇的物质的量计)。此外,对Fe-TiO2催化剂光催化还原CO2的机理进行了探讨。     

Z型异质结光催化还原CO2研究进展

Z型异质结(Z Scheme heterojunctions)可将电子和空穴在不同半导体材料上实现空间分离,具有光谱响应宽、电荷分离效率高、氧化还原能力强、稳定性高等优势,在光催化CO2还原(CO2 reduction reaction,CO2 RR)等应用中具有广阔前景,是未来光催化剂材料设计等领域的重点研究方向.综...     

半导体及改性材料光催化还原二氧化碳的研究进展

介绍了基于二氧化钛(TiO_2)和改性的TiO_2材料,其中包括金属、非金属掺杂,染料光敏化,半导体复合,贵金属沉积及一些典型光催化材料。对不同结构的TiO_2、改性材料及其他半导体光催化材料对光催化转化二氧化碳(CO_2)的产物种类、生成速率及选择性的影响进行了综述。指出设计和制备结构合适的半导体及复合材料有利于光生载流子的分离和转移,降低电荷复合的可能性,提高光催化活性;利用光催化还原CO_2可以减少大气中CO_2的浓度,同时能生成甲醇、甲烷、甲酸等。     

g-C3N4基催化剂光催化还原CO2的研究进展

以光催化还原CO_2为出发点,介绍了石墨相氮化碳(g-C_3N_4)形貌调控、元素掺杂、p型半导体与g-C_3N_4形成p-n异质结等方法改性g-C_3N_4。相比较体相g-C_3N_4,改性后的g-C_3N_4具有更多的反应活性位点,能够显著降低光生电子空穴的复合几率,提高光催化还原CO_2性能。给出了可能的反应机理,对未来g-C_3N_4基催化剂还原CO_2的前景进行了展望。     

金属有机骨架材料应用于二氧化碳加氢催化反应的研究进展

金属有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是由金属离子和有机配体自组装形成的具有多孔结构的晶体材料。因为具有大的比表面积、高的孔隙率、丰富的孔结构,使其在催化方面具有巨大的潜力。本文对MOFs在二氧化碳加氢催化反应的相关应用进行了总结,探讨了MOFs在二氧化碳加氢反应中的优势以及可能存在的问题,并对该应用的前景进行展望。     

分子筛和金属有机骨架材料用于乙烯/乙烷分离的研究进展

在石油工业中,乙烯和乙烷由于分子尺寸和物化性质相近,具有很大的分离难度。与高能耗的深冷分离方法相比,以多孔材料(如分子筛等)作为吸附材料的吸附分离法可在常温下实现乙烯和乙烷的分离,具有低成本、低能耗等特点,在乙烯和乙烷的低能耗分离方面展现出了很大的潜力。笔者归纳了近30年来研究应用最为广泛的两类多孔材料(分子筛和金属有机骨架材料(MOFs))的晶体和孔道结构、改性方法及其乙烯/乙烷主要分离机理和应用效果。研究对比发现：分子筛类吸附材料对乙烯和乙烷具有较高的分离选择性以及优异的稳定性,但吸附容量较为一般;MOFs由于具有便于调控的骨架以及丰富的孔道结构,对乙烯和乙烷展现出了优异的吸附分离性能,然而其结构稳定性以及分离选择性仍有很大提升空间。依据分子筛和MOFs各自在乙烯/乙烷吸附分离方面表现出的优势,提出了二者在乙烯/乙烷吸附分离方面的研究趋势及发展方向。     

超疏水金属有机框架材料的制备及其油水分离性能研究

制备了无氟超疏水性油水分离的膜材料.先在铜网表面形成氢氧化铜纳米线的阵列结构,然后采用均苯三甲酸为有机配体与氢氧化铜纳米线进行配位反应,在纳米线的表面形成HKUST-1 MOFs晶体,在铜网表面得到了微观形貌更为复杂的微纳结构,最后还对铜网表面进行了聚有机硅氧烷的沉积以保护微纳结构来达到油水分离的效果.所制备的超疏水膜接触角约170°,对多种油水混合物具有良好的分离效果,有良好的耐久性和可重复性.     

分离CO_2吸附剂研究进展

吸附分离技术在烟气捕集CO2、天然气脱碳等领域具有很好的应用前景,而吸附剂是其核心所在。简要评述了用于CO2吸附分离的传统吸附剂沸石分子筛、活性炭和碳分子筛以及新型吸附剂胺修饰吸附剂和MOFs最近的研究进展。     

油田CO_2驱采出气中CO_2循环回收技术进展

油田CO_2驱采出气中CO_2回收利用不仅可以保护环境,而且可以利用资源,提高经济效益。合理回收利用CO_2驱采出气资源将是我国未来发展的一个趋势。本文对CO_2驱采出气的特点进行了分析,详细介绍了当前CO_2驱采出气四种分离提纯工艺,包括化学吸收法、变压吸附法、膜分离法、低温精馏法等,并对各工艺的原理和优缺点进行了综合对比,得出低温精馏+膜法适用于CO_2体积分数高于70%的中等规模CO_2驱采出气的收集;低温精馏+化学吸收法适用于CO_2含量较高的大规模CO_2驱采出气的收集;膜法+化学吸收法适用于CO_2体积分数高于60%时不含水的CO_2驱采出气的收集。     

CO_2的活化机理进展

介绍了ＣＯ_２活化机理的进展概况。由于沿袭了ＣＯ_２的活化机理，ＣＯ_２中出现了所谓“正常”和“反常”的两种插入反应。作者提出用配位而不用“插入”来考虑ＣＯ２的活化问题。     

CO_2甲烷化催化剂与反应机理研究进展

CO_2甲烷化是有效利用二氧化碳资源的途径之一,是减少CO_2的一种比较有效实际的方法,在环境保护方面显示出较大潜力。综述了Ni基催化剂、Ru基催化剂、Rh基催化剂等CO_2甲烷化催化剂及其催化性能,以及催化反应机理的研究进展,展望了CO_2甲烷化催化剂未来的发展方向。     

金属有机骨架材料在石油化工领域的应用及研究进展

简要介绍了金属有机骨架材料(MOFs)的合成方法和结构特征,概述了MOFs在石油化工领域中的应用,包括吸附、气体分离、储能和催化领域,并在此基础上深入分析了MOFs存在的问题及未来作为吸附剂、催化剂和膜分离材料等的研究方向和应用可能,还分析了MOFs对石油化工领域可能造成的深刻影响.     

The application of metal-organic frameworks in catalysis (Review)

The current status of research in the design of heterogeneous catalysts based on metal-organic frameworks (MOFs) and their application in various processes is discussed. Particular attention is given to reactions pertaining to selective catalysis. It has been shown that metal-organic frameworks successfully compete with the classical molecular sieves zeolites in this area. However, MOFs are still not able to replace these inorganic systems in the cases when a catalytic reaction requires severe conditions. Their primary fields of application are fine organic synthesis and enantioselective catalysis, since the relevant catalytic processes can be carried out under mild conditions.     

利用CO_2合成高分子材料的技术进展

介绍了ＣＯ２合成高分子的化学反应原理分类、应用实例、研究动向及发展前景。     

二氧化碳直接合成碳酸二甲酯研究进展

碳酸二甲酯(DMC)是绿色,环保型产品,用途广泛。本文综述了CO_2和甲醇直接合成DMC的催化剂研究进展,并对CO_2和甲醇直接合成DMC的机理进行了总结。     

高比表面积g-C_3N_4负载Keggin型Cu单晶取代杂多酸特异性光催化还原CO_2制CH_4

以三聚氰胺、二水合钨酸钠、二水合磷酸氢二钠、CuCl_2等为原料,采用乙醚萃取法和模板剂法分别制备了Keggin型Cu单晶取代的杂多酸(PW_(11)Cu)和高比表面积g-C_3N_4(PCN),通过浸渍法将PW_(11)Cu负载于PCN上制得催化剂,对制得的催化剂进行了FTIR、XRD、N_2吸附-脱附、UV-Vis漫反射光谱、EIS光谱、荧光光谱表征,通过光催化还原CO_2对催化剂的活性及稳定性进行了考察,并对催化机理进行了探究。表征结果显示,比表面积的增加及PW_(11)Cu的负载均能有效降低光生电子-空穴的复合几率,拓宽光响应范围。实验结果表明,Cu单晶取代杂多酸的负载能够特异性还原CO_2为CH_4,当PW_(11)Cu负载量为15%(w)时表现出最佳的催化活性,且循环使用5次后催化剂的活性没有明显变化。     

富二氧化碳废气生产液体二氧化碳节能探讨

二氧化碳排放是由人类活动引发的温室效应的最主要因素,但二氧化碳也是一种有用的资源,应用领域十分广泛。二氧化碳的回收利用问题是目前低碳经济最为重要的举措之一,而液体二氧化碳生产过程的能耗研究也具有十分重大的意义。通过低压富二氧化碳废气回收生产液体二氧化碳装置的工艺分析,确定最佳操作压力作为该类装置节能的重要措施。