方向一、廢棄聚合物升級(jí)化學(xué)回收
研究背景：1950-2023，全球累計(jì)塑料產(chǎn)量達(dá)到100億噸，累計(jì)廢塑料為80億噸，其中僅9%被回收。2023年，我國塑料產(chǎn)量7700萬噸，其中30%被回收利用(2300萬噸)，回收總值達(dá)2000億元以上，因此，塑料垃圾是放錯(cuò)位置的資源
研究目的：在雙碳政策下，推動(dòng)城市和工業(yè)廢棄聚合物升級(jí)化學(xué)回收再利用制備高附加值材料，包括單體、碳納米材料(例如碳納米管、石墨烯和碳泡沫等)和金屬-有機(jī)框架(MOF)材料，實(shí)現(xiàn)千克或者噸級(jí)規(guī)模，減少白色污染，推動(dòng)變廢為寶的可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展
研究內(nèi)容：
第一、廢棄聚合物的可控降解，通過催化劑設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)塑料大氣壓下環(huán)境氛圍的可控降解，將廢棄塑料轉(zhuǎn)化為高附加值的化工產(chǎn)品
第二、廢棄聚合物的可控碳化，通過催化劑設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化，采用組合催化劑法、活性模版法、逐步交聯(lián)法、小分子鹽輔助碳化法、MOF輔助碳化法等新方法，實(shí)現(xiàn)廢塑料可控碳化制備碳納米管、石墨烯、碳泡沫、多面體碳和多孔碳等碳材料及其復(fù)合材料
第三、廢棄聚合物的可控降解，采用一步溶劑熱法、兩步溶劑熱法、溶劑熱-溶液攪拌法、兩步球磨法、球磨-溶液攪拌法、球磨-溶液回流法、球磨-電化學(xué)法等新方法，實(shí)現(xiàn)將廢棄塑料轉(zhuǎn)化為MOF材料及其復(fù)合材料，為高性能、低成本的MOF材料的制備提供新策略
方向二、磷石膏綠色升級(jí)再造為金屬-有機(jī)框架材料
研究背景：磷石膏是磷化工產(chǎn)業(yè)的伴生物，每生產(chǎn)1噸磷酸將伴生4-5噸磷石膏。如何實(shí)現(xiàn)磷石膏的綜合利用，則是世界級(jí)技術(shù)難題。目前，全球每年產(chǎn)生的磷石膏近3億噸，我國的磷石膏產(chǎn)生量和堆存量為世界之最，2023年國內(nèi)磷石膏產(chǎn)生量約8100萬噸，累計(jì)堆存量超過8億噸
研究目的：將磷石膏作為金屬前驅(qū)體用于合成MOF，實(shí)現(xiàn)磷石膏高值化利用
研究內(nèi)容：采用溶液攪拌法和兩步球磨法，將磷石膏轉(zhuǎn)化為高附加值MOF材料
方向三、綠色低成本金屬-有機(jī)框架材料的研發(fā)、中試與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
研究背景：金屬-有機(jī)框架(Metal-organic framework, MOF)是金屬中心和有機(jī)配體組裝成的晶態(tài)多孔材料，具有比表面積大、孔隙豐富、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為下一代新材料。現(xiàn)有MOF合成技術(shù)的痛點(diǎn)是高能耗、高污染、高成本，難點(diǎn)是綠色規(guī)模化制備MOF材料
研究目的：開展MOF研發(fā)，降低成本，簡化工藝，推動(dòng)MOF的中試生產(chǎn)，并推進(jìn)MOF在能源、環(huán)境、生命等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
研究內(nèi)容：采用溶劑熱、水熱法、球磨法、溶液回流等策略，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室100克/天的規(guī)模到100公斤/天的中試生產(chǎn)，開展MOF在污染防護(hù)與治理、空氣除濕與集水、氣體吸附與分離、藥物載體與緩釋等領(lǐng)域的中試與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
方向四、太陽能界面光熱轉(zhuǎn)換與集成
研究背景：隨著全球能源，環(huán)境問題的日益加劇，太陽能光熱利用成為廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。作為一種普遍存在的太陽能-熱能轉(zhuǎn)換過程，太陽能驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)因其較高的太陽能轉(zhuǎn)換效率和巨大的工業(yè)潛力而引起極大關(guān)注。近年來，通過將太陽熱能轉(zhuǎn)換聚集在空氣/液體界面的太陽能驅(qū)動(dòng)界面蒸發(fā)已被認(rèn)為是傳統(tǒng)基于整體加熱的蒸發(fā)的替代方案，其特點(diǎn)在于減少熱損失并提高能量轉(zhuǎn)換效率
研究目的：設(shè)計(jì)高性能碳材料、多孔聚合物、凝膠基太陽能界面蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)高效的太陽能界面光熱轉(zhuǎn)換，包括界面光熱海水淡化、界面光熱水蒸發(fā)與熱電轉(zhuǎn)化的集成、界面光熱水蒸發(fā)與光催化降解(例如高級(jí)氧化技術(shù)和芬頓技術(shù))的集成、界面光熱水蒸發(fā)與水蒸發(fā)發(fā)電的集成、界面光熱水蒸發(fā)與電催化產(chǎn)氫的集成、界面光熱與海水提鈾的集成、界面光熱與鋰富集的集成，為光熱海水淡化和偏遠(yuǎn)地區(qū)的淡水制備、綠色電能的獲取、環(huán)境污染物的治理等提供新策略
研究內(nèi)容：
第一、廢棄聚合物基碳材料的太陽能界面蒸發(fā)器
第二、廢棄聚合物基MOF的太陽能界面蒸發(fā)器
第三、基于MOF、COF和PIM等多孔聚合物及其碳材料的太陽能界面蒸發(fā)器
第四、聚合物凝膠基的太陽能界面蒸發(fā)器，例如設(shè)計(jì)新型聚合物凝膠材料，調(diào)控水分子的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，降低水蒸發(fā)焓，大幅提高水蒸發(fā)性能