朱向学、李秀杰等制备富含开放微孔的新型硅基材料用于VOCs的高效脱除

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近日，我所低碳烃综合利用及沸石催化材料研究组（DNL0804组）朱向学研究员和李秀杰研究员团队在脱除不同分子尺寸的挥发性有机化合物（VOCs）吸附材料的研究方面取得新进展，制备了富含开放微孔的新型硅基材料用于VOCs的高效脱除。
　　VOCs治理是大气污染治理的重要组成部分，是我国改善空气质量、打赢蓝天保卫战的重要抓手。吸附脱除或吸附脱除与燃烧法组合工艺是目前工业VOCs 废气处理最常用方法，其核心和关键在于高效吸附材料，尤其是在高湿气氛、多组分复杂工况条件下高效大容量吸附材料的开发。

　　针对常用沸石吸附材料（MFI、Y等）孔道结构单一，难以实现高湿气氛下多组分VOCs高效吸附的问题，基于团队近年来在沸石分子筛合成（Angew. Chem. Int. Ed.，2022；Micropor. Mesopor. Mater.，2022；J. Phys. Chem. Lett.，2021；ACS Appl. Mater. Interfaces，2021；Chin. J. Catal.，2021；J. Mater. Chem. A，2020；J. Mater. Chem. A，2019；J. Mater. Chem. A，2018等）和吸附材料（CN202011457664.2；CN202110184798.X；CN202111545453.9；CN202211446082.3等）研发基础上，本工作中，该团队提出了沸石晶化前驱体液可控水解和自组装的合成策略，通过对水解过程（模板剂类型及含量、碱度等）和自组装过程（干燥条件等）的调控，制备得到具有丰富开放微孔结构的新型硅基吸附材料（MIS），并实现了MIS材料孔结构的灵活调变。在优选条件下，团队制备得到的MIS材料的微孔孔容约0.28cm3/g，且微孔分布较宽（0.5至2.0 nm），具有吸附不同分子尺寸VOCs的能力。
　　研究发现，在高湿度条件下间二甲苯吸附过程中，MIS材料表现出较MCM-41、Silicalite-2、硅胶、SBA-15和多级孔ZSM-5等传统吸附剂更优异的吸附性能，同时在多次循环吸附—脱附实验中未见吸附量降低；在丙酮、异丙醇、甲苯、苯乙烯、间二甲苯和三甲苯等不同分子尺寸VOCs的吸附中均表现出优异的吸附性能。该工作为相关新型吸附材料的开发提供了新思路。
　　相关工作以“Rational design of a novel Silica-Based material with abundant open micropores for efficient VOC removal”为题，于近日发表在Chemical Engineering Journal上。该工作的第一作者是我所DNL0804组博士研究生于强。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院STS区域重点项目等项目的资助。(文/李俊杰、于强 图/于强)
　　相关链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140077
      


       文章来源：大连化物所
       朱向学，博士，研究员，2006年毕业于中国科学院大连化学物理研究所获博士学位。自2006年起在中国科学院大连化学物理研究所工作，2008年被聘为项目骨干，2009年被聘为副研究员，2012年晋升为研究员。承担/完成了国家自然科学基金、中科院支撑国家战略新兴产业计划、辽宁省高层次人才计划、大连市高层次人才创新支持计划等科研项目。入选中科院王宽诚率先人才计划、辽宁省百千万人才工程、中科院青年创新促进会、中科院卢嘉锡青年人才奖、大连市杰出青年科技人才和大连市十大杰出青年岗位能手，作为主要完成人获得国家科学技术进步二等奖、中科院科技促进发展奖科技贡献一等奖、辽宁省科技进步一等奖等科技奖励。
       李秀杰,大连化物所研究员。山东淄博人，2002年毕业于山东师范大学，2008年在大连化学物理研究所获博士学位，自2008年以来在中国科学院大连化学物理研究所工作，其中2011年被聘为副研究员，2016年晋升为研究员。自2003年以来在新型分子筛催化材料制备、表征及烃类催化转化领域从事研究工作，对烯烃歧化、异构化、芳构化和二甲醚羰基化等反应过程及催化剂的作用机制进行了系统研究，作为主要完成人获辽宁省科技进步一等奖（2013）、中国科学院科技促进发展奖科技贡献一等奖（2015）等奖励，并入选大连市青年科技之星（2014）。