功能化纳米多孔材料的设计合成以及在甲烷储存中的应用的任务书任务书：一、任务背景据统计，全球能源需求正在持续增长，同时能源的供给和分布也不平衡。因此，寻找并开发新型能源已成为当今世界的一个重要课题。天然气是一种清洁、高效的能源资源，其中甲烷是主要组成成分。甲烷具有高的燃烧热值和良好的燃烧性能，因此越来越多的国家开始大力发展甲烷经济，并重视甲烷的储存和输送。然而，储存甲烷的一直是一个难题，目前常用的方法是将其液化或压缩到高压气体状态下储存。这些方法虽然可行，但存在着一定的安全风险和能量消耗。因此，寻找新的、低成本、高效、安全的甲烷储存方法是非常重要的。近年来，功能化纳米多孔材料因其具有大比表面积、高度可控的孔径和孔壁性质等特点，成为一种备受研究关注的材料。它们可以用于吸附、储存、分离和传输小分子气体，因此引起了人们对其在能源领域的应用兴趣。二、任务内容本次任务的主要内容为设计合成具有优异吸附甲烷能力的功能化纳米多孔材料，并研究其在甲烷储存方面的应用。任务涉及以下几个方面：1.设计功能化纳米多孔材料：通过理论模拟和实验分析探究纳米多孔材料的孔径大小、孔壁材料、孔隙度等对材料吸附性能的影响，选取适合甲烷储存的纳米多孔材料。2.合成功能化纳米多孔材料：利用化学合成、物理合成等方法将所设计的纳米多孔材料成功制备出来。3.对合成的纳米多孔材料进行材料学表征：使用表征手段（如XRD、SEM、TEM、BET等）对功能化纳米多孔材料进行形貌、结构、孔径大小、孔容量、孔壁性质等方面的表征，为后续的吸附性能评价和应用研究提供依据。4.研究材料的吸附性能：通过吸附实验等方法研究纳米多孔材料对甲烷的吸附性能，分析其吸附等温线和配位数（loading），评估其在储存甲烷方面的应用潜力。5.探究纳米多孔材料在甲烷输送方面的应用：基于吸附实验的结果和理论分析，研究功能化纳米多孔材料在甲烷的输送中的应用，如甲烷气体的储存和输送、甲烷的合成等方面，为发展新型的可持续能源做出更大的贡献。三、任务要求1.了解基础的无机化学知识和物理化学知识，对甲烷的储存和能量转化有一定的理解。2.具备实验基本操作技能和科研工作的基本素养。3.熟悉常用的实验仪器，如XRD、SEM/TEM、BET等，能够进行材料表征。4.熟练使用计算机掌握相关软件，如ChemDraw、Origin等。5.具备良好的团队合作能力。6.有创新思维和解决问题的能力。四、任务成果1.成功地合成甲烷吸附性能较好的功能化纳米多孔材料。2.对所合成的纳米多孔材料进行形貌、结构、孔径大小、孔容量、孔壁性质等方面的表征。3.对所合成的纳米多孔材料进行甲烷吸附等温线和配位数等吸附性能的评估，探索其在储存甲烷方面的应用潜力。4.基于吸附实验的结果和理论分析，探究纳米多孔材料在甲烷的输送中的应用，如甲烷气体的储存和输送、甲烷的合成等方面，并撰写相应的实验报告和学术论文。五、参考文献1.ZhaoW.etal.MethaneStorageinMetal-OrganicFrameworks.ChemicalReviews.2011,112(2):112-123.2.GuoZ.etal.Controlofinterpenetrationinmetal-organicframeworksforimprovedhydrogenstorage.NatureMaterials.2012,11(9):890-896.3.LambertiC.etal.Metal-organicframeworksasheterogeneouscatalystsforenergyproductionandstorage.ChemicalSocietyReviews.2013,42(16):6911-6935.4.朱浩科等.甲烷吸附分离材料的研究进展.化工进展,2017,36(12):4682-4689.5.刘俊强等.一种高效储气材料.中国发明专利,2018,CN108550852A.