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化学专题:双碳目标下的新能源材料应用与前景分析,以纳米多孔材料为例

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2024-07-09

  开始日期: 2024-09-28

  课时安排: 7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习

  适合人群

  适合年级 (Grade): 高中生/大学生

  适合专业 (Major): 材料科学与工程、材料化学、纳米化学、催化材料、储氢材料、碳捕捉等专业或者相关专业或对相关领域感兴趣的学生;

  建议选修: 分子工程学:大学化学及其应用

  导师介绍

  David

  剑桥大学 University of Cambridge终身正教授

David

  David导师现任英国皇家学会(The Royal Society)分子工程会员、剑桥大学化学工程与生物技术终身正教授、剑桥大学吸附与高级材料实验室(AAML)负责人。他曾荣获英国皇家化学学会(The Royal Society of Chemistry,RSC)Barrer Award、欧洲研究委员会(European Research Council, ERC)巩固基金(Consolidator Grants)。

  David导师的研究聚焦纳米多孔材料的分子识别和吸附过程分子机制研究,以及在此基础上的新型多孔材料可再生能源和纳米级药物输送应用。特别关注于新型纳米材料合成与工程(如金属有机框架MOF)、分子建模、癌症治疗药物输送过程、可持续工业应用等综合性研究。

  任职学校

  剑桥大学建校于1209年,是世界范围内历史最为悠久的大学之一,英国Top2名校,G5名校之一。剑桥大学享有世界声誉,在英国社会和高等教育系统中具有极其重要的地位,同时具有广泛的世界性影响。许多青年学子都以到剑桥大学深造为理想。剑桥大学在2020年QS世界大学综合排名位列第7。

  项目背景

  MOFs是金属有机骨架化合物的简称,由金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接,形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。兼具无机材料的刚性和有机材料的柔性特征,具有高的孔隙率和化学稳定性,在现代材料研究方面呈现出巨大的发展潜力和诱人的发展前景,如:气体贮存、分子分离、催化、药物缓释、吸附分离、磁性材料等。项目结合MOFs材料的独特结构,帮助学生了解MOFs在能源工业领域及生物医药领域的应用。

  项目介绍

  本项目将围绕多孔纳米材料的性质、表征及应用展开。首先我们将学习吸附的一般描述,介绍吸附等温线的类型,金属有机骨架(MOFs)与多孔配位聚合物(PCP)等新型纳米多孔材料描述以及合成。其次我们将详细描述气体吸附,重点讨论BET方程如何用于多孔材料的表征,最后我们将介绍多孔材料的应用,学习关于纳米材料在气体储存在工业中,以及在生物医药、药物输送方面的应用。

  在项目结束时,学生将根据纳米材料的特性探究其在不同领域中的应用,并提交项目报告,进行成果展示。

  个性化研究课题参考:

  MOFs衍生碳基材料的可控制备及其催化性能

  功能无机多孔分离材料的制备及其相关环保应用

  MOFs基的纳米药物用于化学动力学治疗

  天然药物和银纳米颗粒复合MOFs材料制备及生物应用

  项目大纲

  吸附原理与多孔材料概论、多孔材料发展前景,纳米金属有机材料示例、合成方法 Adsorption and porous Materials: Development of porous materials with a specific focus on metal-organic frameworks, synthesis of MOFs

  纳米多孔材料的表征 The characterization of advanced, nanoporous materials:

  材料表征案例学习:表征纳米多孔材料吸附平衡 Materials characterization case study from a range of nanoporous materials

  多孔材料的工业应用(一) The industrial application of porous materials (I)

  多孔材料的工业应用(二) The industrial application of porous materials (II)

  项目回顾与成果展示 Program review and presentation

  论文辅导 Project deliverable tutoring

  项目收获

  7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习 共125课时

  项目报告

  优秀学员获主导师Reference Letter

  EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等级别索引国际会议全文投递与发表指导(可用于申请)

  结业证书

  成绩单

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