PDF《申请博士生指导教师简况表（一）》

10 项目负责人

5 天然气水合物的形成/分解的 相变特性 横向课题 2013/01 C 2013/12

5 项目负责人

6 生物金属-有机骨架材料中的 复杂主客体作用研究 (21006126) 国家自然科学基金 青年基金 2011/01 C 2013/12

20 项目负责人

7 金属-有机骨架材料和沸石用 于天然气净化的分子模拟研 究(20100007120009) 教育部 2011/01 C 2013/12 3.6 项目负责人

8 北京市科技新星人才专项基 金(2010B069) 北京市科委 2010/12 C 2013/12

10 项目负责人

9 中国石油大学(北京)重点学科青年拔尖 人才基金 (BJBJRC-2010-01) 中国石油大学(北京) 2010/09 C 2013/08

20 项目负责人

10 多机制耦合分离气体混合 物应用基础研究(U1162205) 国家自然科学基金 重点项目 2012/01 C 2015/12

50 /

240 子课题负责人

7 VIII 本人从事的主要研究方向、特色和意义本人主要从事多孔材料结构 - 性能关系及气体水合物形成机制相关的分子模拟 和实验研究.针对多孔材料及水合物应用于气体存储和分离时涉及的纳微结构内流体 的吸附与扩散等复杂的热力学和动力学问题,采用计算机分子模拟和实验研究相结合 的研究方法,围绕 计算与实验一体化,基础与应用相结合 的研究特色, 开展了系统研 究. 多孔材料广泛应用于分离和催化反应等化工过程,新型多孔材料的开发与有效利 用也因此成为推动石油和化学工业技术进步的关键环节之一.通过分子模拟手段对纳 微结构多孔材料的结构及其结构/组成和其在气体存储和分离方面性能关系进行研究, 可以深化对沸石及 MOFs 等功能材料结构与性能关系规律的认识,为现有材料的工程 化应用和新材料开发提供理论基础.另外,纳微尺度下,由于限域效应,材料的形状、 尺寸和化学性能均影响其性能,需要建立新的理论表征手段和概念.因此,有必要继 续开展纳微尺度问题的共性科学基础研究,如,新概念/方法建立,方法改进等.考虑 到纳微结构材料所涉及的小空间特性,将继续发挥 计算指导下的实验研究 的研究特 色,同时开展计算与实验研究,实现面向化工应用的材料设计、合成与高性能化目标. 水合物是水和小分子气体在一定温度、压力条件下形成的一种笼型物质.由于每 体积水合物能储存近

180 标准体积的气体以及不同气体组分形成水合物的难易程度不 同,水合物可用于气体储存和混合气分离.水合法在分离 H

2、CH

4、C2 等低沸点组分 时具有优势,因为采用冷冻分离需要-100~-160℃的低温,而水合法在 1℃以上就可分 离,可显著降低能耗.石化工业涉及的低沸点气体混合物很多,对高效气分技术需求 很强烈.例如,我国每年石油加工所产催化干气中所含乙烯的总量超过

100 万吨,目 前无有效方法进行分离回收.但水合分离/存储技术实际应用中面临着水合压力高、水 合速度慢、易聚结堵塞等瓶颈问题.基于以上研究背景,申请人所在课题组提出了一 种分离多元气体混合物的方法,通过吸收、吸附和水合的耦合,利用水对气体组分的 选择性吸收、吸附剂对混合气中某些组分的选择性吸附以及水与气体组分的选择性水 合多方面效应的有效叠加,达到提高分离多元气体混合物的速度和效率,尤其是提高 CO2 捕集率、氢气、C2 等可利用组分回收率的目的.申请人将进一步针对吸收-吸附-