方向一、廢棄聚合物升級化學回收
研究背景：1950-2023，全球累計塑料產(chǎn)量達到100億噸，累計廢塑料為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2000億元以上，因此，塑料垃圾是放錯位置的資源
研究目的：在雙碳政策下，推動城市和工業(yè)廢棄聚合物升級化學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-有機框架(MOF)材料，實現(xiàn)千克或者噸級規(guī)模，減少白色污染，推動變廢為寶的可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展
研究內(nèi)容：
第一、廢棄聚合物的可控降解，通過催化劑設計，實現(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，通過催化劑設計和工藝優(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-電化學法等新方法，實現(xiàn)將廢棄塑料轉(zhuǎn)化為MOF材料及其復合材料，為高性能、低成本的MOF材料的制備提供新策略
方向二、磷石膏綠色升級再造為金屬-有機框架材料
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。如何實現(xiàn)磷石膏的綜合利用，則是世界級技術(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-有機框架材料的研發(fā)、中試與產(chǎn)業(yè)化應用
研究背景：金屬-有機框架(Metal-organic framework, MOF)是金屬中心和有機配體組裝成的晶態(tài)多孔材料，具有比表面積大、孔隙豐富、結(jié)構(gòu)可設計等優(yōu)點，被譽為下一代新材料。現(xiàn)有MOF合成技術(shù)的痛點是高能耗、高污染、高成本，難點是綠色規(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MOF的中試生產(chǎn)，并推進MOF在能源、環(huán)境、生命等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應用
研究內(nèi)容：采用溶劑熱、水熱法、球磨法、溶液回流等策略，實現(xiàn)從實驗室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)動界面蒸發(fā)已被認為是傳統(tǒng)基于整體加熱的蒸發(fā)的替代方案，其特點在于減少熱損失并提高能量轉(zhuǎn)換效率
研究目的：設計高性能碳材料、多孔聚合物、凝膠基太陽能界面蒸發(fā)器，實現(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，例如設計新型聚合物凝膠材料，調(diào)控水分子的氫鍵網(wǎng)絡，降低水蒸發(fā)焓，大幅提高水蒸發(fā)性能