多级孔材料合成、功能修饰及其在CO2吸附捕集中的应用

温室气体CO2的控制排放是国际关注的焦点问题，本项目针对吸附法捕集分离CO2高效吸附剂的开发，采用实验与计算机模拟相结合方法，对表面活性剂与离子液体的相互作用、微观相分离形态，微孔/介孔材料的诱导合成，材料表面多功能修饰，材料对CO2、N2及其混合模拟烟道气的吸附分离特性等进行系统研究。揭示模板剂微观相分离、微孔/介孔材料生成的规律，建立混合模板剂微相分离一步合成微孔/介孔复合材料新方法，以及定量、定位多功能协同修饰多孔材料方法，以获得具有多级孔结构、多功能性的高效CO2吸附剂；阐明CO2在受限空间中与修饰基团的相互作用机理，建立材料结构与CO2吸附的量化关系，构建复杂界面和微孔/介孔受限空间分子传递模型；为设计和开发高效CO2吸附分离技术提供理论指导和基础数据。

温室气体 CO2 的控制排放是国际关注的焦点问题，本项目针对吸附法捕集分离 CO2 高效吸附剂的开发，采用实验测定和计算机分子模拟相结合的方法，实验上探索实现了复杂表界面系统的设计→多级孔材料的合成、功能化修饰→CO2捕集应用的多层次贯穿，理论上研究实现了研究分子水平的自组装机理→材料介观结构的调控→宏观吸附特性的多尺度跨越。本项目的研究已顺利并大幅度超额完成了计划任务，实现了预期目标，包括：建立了混合模板剂微相分离诱导法、Pickering 乳液界面原位生长法，通过界面组装合成了系列多级孔复合材料；开发了等离子体纳米孔表面处理技术；创新设计并合成了系列新型自有孔聚合物；运用动力学阻碍水扩散效应，获得具有多级孔结构、多功能性的高效 CO2 吸附剂；研究了吸附材料对CO2、N2、H2O及其混合模拟烟道气的吸附分离特性；采用热力学原理、计算机分子模拟和密度泛函理论阐明了材料合成的机理、CO2与材料复合表界面和化学修饰活性位的相互作用机理；构建了复杂界面和多级孔道受限空间分子传递模型，为设计和开发高效 CO2 吸附分离技术提供理论指导和基础数据。项目执行期间，继续主持和参与了3项国家级相关研究项目，得到了欧盟项目的支持，建立了长期的国际项目合作和学生联合培养计划，在国内外重要期刊发表了研究论文30篇，国际会议交流论文15篇，国内8篇；直接参加本项目研究工作的研究生15名中4人获博士学位，7人获硕士学位。1人获上海市优秀论文，1人获国家奖学金，各方面取得了显著的进展。