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多孔3D聚合物,用于高压甲烷存储和二氧化碳捕获
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2017-04-25 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7ta00934h
Silvia Bracco 1, 2, 3, 4 , Daniele Piga 1, 2, 3, 4 , Irene Bassanetti 1, 2, 3, 4 , Jacopo Perego 1, 2, 3, 4 , Angiolina Comotti 1, 2, 3, 4 , Piero Sozzani 1, 2, 3, 4
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高表面积3D聚合物由于其高气体吸收以及对热和化学降解的稳定性而成为多孔材料中最有前景的一类。合成并比较了一系列具有芳香族结构单元的多孔有机聚合物,以探讨它们作为气体的吸附剂的高压性能,这些气体对能源和环境具有重要意义。特别注意在环境温度下高达180 bar的压力下甲烷的储存。从多种空间膨胀的芳族单体开始制备多孔聚合物:正在考虑环数,可变尺寸和形状的系统变化。大量的环(最多6个),它们充当多个反应性位点,并在多齿节点之间形成许多连接,形成了广泛的交叉链接框架。冷凝是通过两种替代的合成途径获得的,,Yamamoto交叉偶联和Friedel-Crafts烷基化反应。多孔聚合物的结构特性和高稳定性,即使是机械压缩,也可以通过几种方法仔细确定,包括1D和2D固态NMR,FT IR和热分析。CH 4多孔聚合物的吸收允许了解对压力的增量响应(最高值),并利用广泛的压力范围来定制用于存储和运输的气体吸附/解吸循环。由于显着地存在大的中孔和网络柔性,再加上高的表面积,因此在高压下获得了显着的收益,从而确保了极具竞争力的吸收/输送效率。在180 bar下,对于多孔有机聚合物(例如,咔唑基和三茂基材料)测量的吸附值高达445 cm 3 STP g -1。这些材料PAF1的基准达到吸附的CH 4的916 cm 3 STP g -1,超过了大多数最佳性能的MOF,COF和活性炭的性能。在室温下收集的CO 2和N 2吸附等温线使得能够评估此类聚合物网络对CO 2选择性分离和捕获的适用性。总而言之,在此类材料中,直到高压,都进行了深入而广泛的比较筛选,为进一步的合成和应用工作提供了必要的参数。



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更新日期:2017-05-31
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