多孔纳米材料对温室气体二氧化碳的高效捕获与存储

项目名称： 多孔纳米材料对温室气体二氧化碳的高效捕获与存储

项目编号： No.21403111

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 刘玉真

作者单位： 南京理工大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 环境问题是二十一世纪人类面临的最大挑战之一，传统能源在使用过程中排放出大量温室气体（主要是CO2），对人类的生存环境带来了致命的威胁。如何降低大气中二氧化碳的含量，是人类面临的紧迫问题。多孔纳米材料（如MOF、ZIF、COF等）因其较大的比表面积成为捕获和存储CO2的最佳材料，如何提高它们的捕获与存储性能，需要对它们进行深入、系统的理论研究。本项目拟采用第一性原理计算方法来建立一套精确的力场参数，并发展巨正则蒙特卡洛方法的并行程序，通过多尺度模拟，研究小分子功能团修饰、金属替换或掺杂、以及在金属修饰基础上内嵌富勒烯、碳纳米管等双重修饰调节这些多孔纳米结构，探讨它们对CO2与其它气体（如H2、N2、CO、CH4等）的分离机理及其对于CO2的吸附机理，以期大幅提高它们对二氧化碳的捕获与存储能力，为设计和制备出高效二氧化碳捕获和存储的多孔纳米材料提供理论依据和指导。

中文关键词： 多孔材料；第一性原理；巨正则蒙特卡洛模拟；气体捕获；气体分离

英文摘要： In the 21th century, global environmental degradation becomes one of the most severe challenges for human being. The escalating emissions of greenhouse gases (primarily CO2) using traditional energy sources bring fatal threat to the living environment. It

英文关键词： porous nanomaterials；the first-principles calculation；grand canonical Monte Carlo；gas capture；gas separation