項目類別：廣東省自然科學基金杰出青年項目
參與人員：黃哲鋼
起止日期：2019.10.01-2023.09.30
資源開發和資源利用導致的環境污染是互相矛盾的關系。面向能源開發和環境治理領域對高性能新材料的重大需求，提出“基于共軛碳嵌段組裝的多孔超分子結構的設計制備與應用”總體研究目標，主要以CO2、砷酸、甲基橙、剛果紅等污染物的吸附和催化材料為研究對象，提出以下研究內容：1）利用共軛碳嵌段和Ag的配位和組裝制備新型多孔Ag離子聚合物催化劑，有效的將CO2轉化為碳酸酯。通過精心的共軛碳嵌段的設計和一級配位，合成穩定的六角形配位核。利用碳嵌段的組裝調控六角核的生長方式，提出蜂窩狀新型Ag離子催化劑的制備方法，提供較大的催化表面，提高反應底物的有效碰撞，促進轉化速率，提高反應的重復利用。2）球狀多孔結構由于具有較高的比表面和有序孔的有序性質，是理想的吸附材料。但是，通過多孔結構的結晶化難以制備穩定的球狀吸附劑。通過共價鍵連接有序的多孔結構是可供選擇的方案。對此，設計合成理想的聚合單體，選擇性的對多孔結構識別聚合，制備帶電蜂窩層狀聚合物。通過二維聚合物的多尺度和多維卷曲，制備管狀和球狀蜂窩狀吸附劑，有效回收溶液中的有機污染物。
要達到的目標：在CO2轉化為碳酸酯的催化反應中，利用催化劑核的組裝方法增加有效的催化表面，提高有效碰撞，利用1-3 mol%的催化劑（一般5 mol%），實現大于95%的催化。迄今為止，鋯和鐵的氧化物及硫醇樹脂是最好常用的砷吸附材料。其中硫醇樹脂呈現最高的吸附容量，鋯和鐵的氧化物具有較高的吸附效率。通過新型多維、多尺度蜂窩狀吸附劑的制備，預期開發出同時滿足較高吸附容量和效率的吸附材料。