多孔液体及其二氧化碳气体分离研究进展

多孔液体是一类存在永久性孔洞且具有流动性的新型多孔材料,兼具微孔材料和液体的特性,具有重要的理论研究和应用价值。本文介绍了多孔液体的概念,总结了三类多孔液体制备方法,分析了其特点和形成条件。第一类多孔液体是由具有空腔的刚性主体单元形成的纯液体,主要制备方法为将具有孔洞的有机大分子或纳米颗粒进行适当修饰,使其能在常温下以液态形式存在;第二类多孔液体是将具有空腔的刚性主体分子溶解在合适的位阻溶剂中形成永久且空置孔洞,最新合成方法为缩合反应一步法得到主体分子,与较好相溶性溶剂分子互配;第三类多孔液体也是由具有空腔的刚性主体和位阻溶剂组成,配制过程中寻找相匹配的微孔框架、位阻溶剂和分散剂,得到稳定流体相是关键步骤。综述了多孔液体用于二氧化碳气体分离的研究现状,分析了不同种类多孔液体捕集二氧化碳的优缺点和捕集机制。最后对多孔液体合成方法及其在气体分离过程应用进行了展望。     

多孔液体新型材料研究及应用进展

多孔液体材料指的是内部单元分子具有稳定的、永久性的、形状固定的空腔结构的一类液体,它突破了多孔固体材料不具备流动性所带来的储存和应用等系列问题。本文回顾了多孔液体这一新型材料的研究背景,概述了其最新研究进展。依据多孔液体材料内部单元分子结构的不同将其分为两大类,并详细介绍了其分子结构特点与制备方法。对制备多孔液体材料的物质特性进行了归纳,阐述了多孔液体材料在气体吸附、气体分离、主客体化学等方面的应用进展。最后对其未来发展前景进行了展望,多孔液体材料有望应用于催化、石油化工、光电材料、生物学等领域,其合成和应用将成为人们研究的热点。     

MOFs基多孔液体的制备及其应用

多孔液体(Porous Liquids, PLs)是一种结合了多孔固体材料永久孔隙率和液体流动性的新型液体材料,在气体吸附和分离、催化等应用领域中展示出巨大的潜力。金属框架材料(MOFs)因其具有高的比表面积、热和化学稳定性、独特的结构以及制备简单的特点,使其有望成为构筑PLs多孔宿主的最佳候选材料之一。近些年来,基于MOFs(ZIF-8、ZIF-67、UiO-66等)基多孔液体相关研究被陆续报道。首先,介绍了多孔液体的分类；其次,总结了近些年来MOFs基多孔液体的制备以及应用；最后,对MOFs基多孔液体的制备存在的挑战与未来在气体吸附、催化等领域进行了展望与总结。     

无机固体吸附剂在二氧化碳捕集应用中的研究进展

随着全球气候变暖,二氧化碳的捕集、利用和封存（CCUS）逐渐成为科学界和工业界的研究热点。CCUS的关键是选择性地从气体混合物中捕集二氧化碳。目前二氧化碳捕集技术包括化学吸收、膜分离、吸附和低温分离等。吸附法是利用吸附剂对不同气体的吸附能力差异来进行二氧化碳捕集。综述了分子筛、介孔二氧化硅、黏土及多孔碳等无机固体吸附剂在二氧化碳捕集应用中的研究进展。对比了不同改性方法对吸附剂吸附二氧化碳性能的影响。从应用角度来看,分子筛、介孔二氧化硅、黏土具有潜在的成本效益,但仍需在工程设计开发方面得以进一步发展,以适用于不同应用需求的二氧化碳捕集。     

多孔液体：合成与应用

多孔液体是一类具有永久孔隙的新兴液体材料,它将多孔材料优异的性能和液体的流动性结合在一起。具有永久空腔的造孔器（pore generator）,可以完全由无机砌块单元、有机配体和无机节点的组合单元或有机砌块单元构成。本文根据造孔器的结构综述了使用无机纳米材料、金属有机框架和多孔笼合成多孔液体的最新研究进展。文章指出作为新的研究领域,多孔液体化学正处于起步阶段,虽然面临着诸多挑战,但应用潜力巨大。目前在气体吸附、异构体识别、多孔液体膜的合成等方面都有研究,有望在气体捕捉和分离、催化、膜材料制备等领域得到应用。     

基于不同粒径ZIF-8多孔液体的二氧化碳捕集性能

通过粒径调控策略制备了基于不同粒径ZIF-8的多孔液体(PLs),并用于CO₂的捕集。考察了ZIF-8粒径对多孔液体捕集CO₂的吸附容量、吸附速率、CO₂/N₂选择性及循环稳定性的影响,并对不同粒径多孔液体的CO₂吸附动力学进行研究。结果表明,多孔液体中具有永久的孔隙结构,不同多孔液体均具有优异的流动性。3种不同粒径的多孔液体室温下放置60 d或4500 r/min下离心5 min后均未出现聚集、沉积现象,表明不同粒径多孔液体均具有较好的稳定性。由不同粒径ZIF-8合成的多孔液体对CO₂的吸附过程包括物理吸附和化学吸附。其中,ZIF-8粒径为43 nm的多孔液体ZIF-8-PLs(43)对CO₂的饱和吸附容量最大,为63.0 mg/g;ZIF-8-PLs(145)展现了较快的CO₂吸附速率,准二级动力学常数为1.91×10^–3 g/(mg·min);ZIF-8-PLs(1400)具有最高的C...     

多孔液体在CO2捕集与利用领域的研究进展

为助力中国早日实现“双碳目标”，深入落实化工领域绿色低碳可持续发展的重要举措，吸附-吸收耦合有望成为气体分离的绿色变革性分离技术，其关键是高性能吸附（收）材料的开发。多孔液体（PLs）作为一类具有永久孔隙的液体材料，兼具了液体吸收剂的易于管道输送、传质传热效果好等优点和固体吸附剂的高比表面积、高孔隙率等优点，有望成为新一代CO2捕集的绿色变革性介质。该文首先简单介绍了多孔液体发展脉络；然后，重点聚焦于多孔液体在CO2的吸附/吸收、膜分离、催化转化等领域的应用展开探讨，并对多孔液体性能和优缺点进行分析归纳。最后，对多孔液体目前面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。     

我国研究人员首次实现超薄多孔膜大面积制备

正天津大学11月20日发布消息称,该校化工学院王志教授团队及其合作者首次实现了超薄多孔膜的大面积制备,为气体的分离技术开辟了一个全新的领域。二氧化碳的分离与捕集对于缓解生产过程中温室气体的排放具有重要意义。在碳捕集方面,在气体分离中大放异彩的MOFs材料显得不是很合适。其重要原     

用于二氧化碳捕集的固体吸附材料研究进展

过量的二氧化碳气体排放造成了全球变暖,二氧化碳的捕集与封存(CCS)势在必行。与传统的液体胺吸附技术相比,固体吸附材料有吸附量高、再生能耗小、循环稳定性好等优点。本文主要介绍了一些典型的二氧化碳多孔吸附材料,如碳基材料、沸石、介孔二氧化硅、MOFs、胺基负载材料等的结构特点及研究进展。     

多孔碳结构调控及其在二氧化碳吸附领域的应用

CO_2大量排放引发的温室效应已成为当今世界面临的重要环境问题。燃煤发电厂是CO_2的集中排放源,其排放量约占总排放量的42%,因此,燃煤发电厂烟道气中CO_2的高效捕集迫在眉睫。吸附技术操作简便、能耗低,易于实际应用,被认为是最具前景的烟道气CO_2捕集技术。近年来,多孔碳吸附剂因原料来源广、理化特性可控性强以及目标吸附质适应性高等优点,成为当前CO_2捕集技术的研究热点。综述了近年来多孔碳的制备方法,物理活化法、化学活化法、炭气凝胶法和模板法等,以及制备方法对孔径结构、杂元素掺杂缺陷和多孔碳表面性能的调控;并阐述了孔径结构、元素掺杂和表面官能团改性对CO_2吸附量、循环稳定性、烟道气中CO_2吸附选择性的影响,归纳了多孔碳吸附在实际应用中亟需解决的问题和关键技术。可进一步深入研究机理,协同制备出更高效且适用于CO_2吸附的多孔碳。     

MOF复合材料在气体吸附分离中的研究进展

作为一种新型多孔材料,金属有机骨架（metal-organic framework, MOF）材料因其具有高孔隙率、大比表面积、孔尺寸高度可调、结构多样等优点,近年来在气体吸附与分离领域显示出广阔的应用前景。然而,在MOF材料的工业化进程中,仍存在稳定性差等问题需要解决。将MOF材料与其他功能材料进行复合,实现不同材料间的协同效应,在保证吸附分离性能的同时,显著提升MOF材料的结构稳定性。本综述概述了MOF基复合材料的构筑策略,与MOFs构筑复合材料的材料,包括碳基材料、离子液体、MOFs、分子筛等。分析了各种MOF复合材料在气体吸附与分离领域的应用进展,并对该研究方向进行了展望。     

离子液体支撑液膜的研究及应用进展

回顾了目前为止离子液体支撑液膜的制备方法、离子液体结构、支撑膜结构对离子液体支撑液膜稳定性的影响因素,介绍了其在有机物分离、气体分离、分离反应耦合方面的应用。由于传统的单元操作很难满足污染和对过程集成的要求,对离子液体支撑液膜在未来实现清洁生产的发展方向进行了展望。     

离子液体应用研究进展

离子液体作为环境友好、“可设计性”溶剂正越来越多地受到关注。已有的研究表明,离子液体具有独特的性能并有着十分广阔的应用前景。该文在介绍离子液体特性的基础上,综述了其在分离过程、电化学、有机合成、聚合反应、新材料制备等方面的应用,并对该领域的研究前景作了展望。引用文献33篇。     

Recent Developments and Applications of Ionic Liquids in Gas Separation Membranes

Flue gas emissions and the harmful effects of these gases urge to separate and capture these unwanted gases. Ionic liquids due to negligible vapor pressure, thermal stability, and wide electrochemical stability have expanded its application in gas separations. A comprehensive overview of the recent developments and applications of ionic liquid membranes (ILMs) for gas separation is given. The three general classifications of ILMs, such as supported ionic liquid membranes (SILMs), ionic liquid polymeric membranes (ILPMs), and ionic liquid mixed‐matrix membranes (ILMMMs) along with their applications, for the separation of various mixed gases systems is discussed in detail. Furthermore, issues, challenges, computational study, and future perspectives for ILMs are also considered.     

一类新型镁材料——镁基金属有机骨架材料

镁基金属有机骨架材料（Mg-MOFs）是近年来逐渐受到关注的一类新型功能材料,其种类与结构多样化,使其在很多领域中展现出了潜在的应用价值,为镁资源的开发利用开拓了一个新的领域。本文从Mg-MOFs的种类、特点、制备方法、应用以及稳定性5个方面展开论述。详细阐述了Mg-MOFs在催化、药物缓释、光学材料、气体储存、气体吸附和分离等方面的应用,着重介绍了Mg-MOFs的储氢能力和对二氧化碳的吸附能力及对不同混合物的选择分离能力。提出了今后Mg-MOFs的研究重点：优化Mg-MOFs的制备条件,降低制备难度及成本;选择新的配体源及溶剂,开发具有结构稳定、高比表面积、功能多样的Mg-MOFs,扩大其在气体吸附与选择性分离方向的应用;将Mg-MOFs应用于复合材料中,拓宽其应用范围。     

UiO-66的制备、功能化及膜分离研究进展

UiO-66是一种具有优异物理化学稳定性的金属有机骨架（MOFs）材料,近年来引起了研究者们的强烈关注。本文详细介绍了UiO-66的结构,重点探讨了溶剂热法过程中的一系列影响因素,包括使用不同的金属前体,改变合成温度、溶剂、各组分配比以及模板剂等,制备各种性能的UiO-66。针对溶剂热法合成效率较低的问题,介绍了微波合成法、微流控、连续流和无溶剂法等其它UiO-66的制备方法。为了扩大UiO-66的应用范围,对其有机配体进行功能化改性或与其他材料复合改性,具体介绍了改性后UiO-66在气体吸附、水处理、催化、电化学和化学传感等方面的应用。最后综述了利用UiO-66具有多孔特性构建分离膜方面的研究进展,具体阐述了纯UiO-66膜和UiO-66复合膜在气体分离和水处理方面的应用。