用于二氧化碳捕集技术的活性碳微球与金属有机框架复合材料的设计、合成与表征

二氧化碳捕集是人类面临的共同难题，其中物理吸附法由于没有污染、可循环使用而备受关注。本项目计划兼顾碳材料和金属有机框架（Metal-organic Frameworks, MOFs）材料的优点，设计、合成用于二氧化碳捕集的复合材料。通过改变预氧化、碳化及活化条件，制备出高比表面积活性碳微球(Activated Carbon Beads, ACBs)材料，采用热溶剂法实现经羧基化处理后的ACBs与MOFs的复合。借助第一性原理与分子模拟相结合的方法优选最佳修饰元素和比例，以此指导复合材料金属改性的实验制备。本项目包括高比表面积ACBs的制备和羧基化处理、ACBs与MOFs的复合、理论计算指导复合材料的实验改性等内容，为一基于材料学、物理学和化学等学科的交叉与融合而进行的前沿应用基础研究项目。本课题的研究对于高性能碳基复合材料及二氧化碳捕集技术的基础研究及其应用都具有重要的科学意义。

本项目主要开展了高比表面积碳材料及复合材料的制备及性能研究，研究了高比表面积活性碳微球表面氧化改性、针状焦制备及上述碳材料与金属有机骨架的复合；利用第一性原理方法研究了碳上掺杂元素（P，B，N，BN共掺杂）对其性能的影响。探讨了高比表面积碳材料制备工艺以及与金属框架材料复合及元素掺杂对碳基材料性能的影响。