方向一、废弃聚合物升级化学回收

研究背景：1950-2023，全球累计塑料产量达到100亿吨，累计废塑料为80亿吨，其中仅9%被回收。2023年，我国塑料产量7700万吨，其中30%被回收利用(2300万吨)，回收总值达2000亿元以上，因此，塑料垃圾是放错位置的资源

研究目的：在双碳政策下，推动城市和工业废弃聚合物升级化学回收再利用制备高附加值材料，包括单体、碳纳米材料(例如碳纳米管、石墨烯和碳泡沫等)和金属-有机框架(MOF)材料，实现千克或者吨级规模，减少白色污染，推动变废为宝的可持续循环经济发展

研究内容：

第一、废弃聚合物的可控降解，通过催化剂设计，实现塑料大气压下环境氛围的可控降解，将废弃塑料转化为高附加值的化工产品

第二、废弃聚合物的可控碳化，通过催化剂设计和工艺优化，采用组合催化剂法、活性模版法、逐步交联法、小分子盐辅助碳化法、MOF辅助碳化法等新方法，实现废塑料可控碳化制备碳纳米管、石墨烯、碳泡沫、多面体碳和多孔碳等碳材料及其复合材料

第三、废弃聚合物的可控降解，采用一步溶剂热法、两步溶剂热法、溶剂热-溶液搅拌法、两步球磨法、球磨-溶液搅拌法、球磨-溶液回流法、球磨-电化学法等新方法，实现将废弃塑料转化为MOF材料及其复合材料，为高性能、低成本的MOF材料的制备提供新策略

方向二、磷石膏绿色升级再造为金属-有机框架材料

研究背景：磷石膏是磷化工产业的伴生物，每生产1吨磷酸将伴生4-5吨磷石膏。如何实现磷石膏的综合利用，则是世界级技术难题。目前，全球每年产生的磷石膏近3亿吨，我国的磷石膏产生量和堆存量为世界之最，2023年国内磷石膏产生量约8100万吨，累计堆存量超过8亿吨

研究目的：将磷石膏作为金属前驱体用于合成MOF，实现磷石膏高值化利用

研究内容：采用溶液搅拌法和两步球磨法，将磷石膏转化为高附加值MOF材料

方向三、绿色低成本金属-有机框架材料的研发、中试与产业化应用

研究背景：金属-有机框架(Metal-organic framework, MOF)是金属中心和有机配体组装成的晶态多孔材料，具有比表面积大、孔隙丰富、结构可设计等优点，被誉为下一代新材料。现有MOF合成技术的痛点是高能耗、高污染、高成本，难点是绿色规模化制备MOF材料

研究目的：开展MOF研发，降低成本，简化工艺，推动MOF的中试生产，并推进MOF在能源、环境、生命等领域的产业化应用

研究内容：采用溶剂热、水热法、球磨法、溶液回流等策略，实现从实验室100克/天的规模到100公斤/天的中试生产，开展MOF在污染防护与治理、空气除湿与集水、气体吸附与分离、药物载体与缓释等领域的中试与产业化应用

方向四、太阳能界面光热转换与集成

研究背景：随着全球能源，环境问题的日益加剧，太阳能光热利用成为广泛关注的焦点问题之一。作为一种普遍存在的太阳能-热能转换过程，太阳能驱动蒸发因其较高的太阳能转换效率和巨大的工业潜力而引起极大关注。近年来，通过将太阳热能转换聚集在空气/液体界面的太阳能驱动界面蒸发已被认为是传统基于整体加热的蒸发的替代方案，其特点在于减少热损失并提高能量转换效率

研究目的：设计高性能碳材料、多孔聚合物、凝胶基太阳能界面蒸发器，实现高效的太阳能界面光热转换，包括界面光热海水淡化、界面光热水蒸发与热电转化的集成、界面光热水蒸发与光催化降解(例如高级氧化技术和芬顿技术)的集成、界面光热水蒸发与水蒸发发电的集成、界面光热水蒸发与电催化产氢的集成、界面光热与海水提铀的集成、界面光热与锂富集的集成，为光热海水淡化和偏远地区的淡水制备、绿色电能的获取、环境污染物的治理等提供新策略

研究内容：

第一、废弃聚合物基碳材料的太阳能界面蒸发器

第二、废弃聚合物基MOF的太阳能界面蒸发器

第三、基于MOF、COF和PIM等多孔聚合物及其碳材料的太阳能界面蒸发器

第四、聚合物凝胶基的太阳能界面蒸发器，例如设计新型聚合物凝胶材料，调控水分子的氢键网络，降低水蒸发焓，大幅提高水蒸发性能