近日，繼分子篩膜宏量制備方法設計和膜分離碳捕集傳質擴散抑制調節后(Nature Communications, 2017 8, 406; Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 3764-3772)，我校環境學院李萬斌團隊在多孔材料改性及碳捕集應用機理研究中取得重要進展。相關論文“Vapor-phase linker exchange of metal-organic frameworks”以暨南大學為獨立單位發表于Science Advances。

 

 

溫室氣體的過量排放會造成氣候變化、生態功能退化、海洋酸化等多種全球性環境問題。我國能源使用仍以煤為主，面臨經濟可持續發展的巨大壓力。碳捕集技術被認為是應對溫室氣體排放的重要技術。但目前碳捕集技術普遍存在材料性能差、捕集成本高、能耗大等問題。如何設計材料與二氧化碳分子的相互作用是獲得高性能碳捕集材料的關鍵。

 

李萬斌團隊利用氣相配體交換法實現多孔吸附劑的改造和功能化。該方法可通過無溶劑策略對常規方法不能合成的多孔材料的構筑單元進行置換和后改性，從而拓展材料種類；并可針對不同應用場景對多孔材料實現目的性重構和設計。通過極性鹵素基團的引入，在不改變晶型的前提下，對疏水性多孔道材料實施極化改性和孔道調節。基于CO2和N2極化率和四極矩的不同，鹵素極性改性的多孔材料大大增加了對CO2的親和性及對CO2/N2的選擇性，如CO2/N2選擇性從改性前的15提升至31。該方法還可通過多步交換實現材料的多功能化，且可合理控制和提升材料與聚合物的相容性，進而改善復合膜材料的可加工性。

 

以上研究工作得到了廣東省環境污染與健康重點實驗室的支持、以及國家自然科學基金和暨南大學人才引進科研啟動經費的資助。