“新能源與環境材料”科研創新團隊

負 責 人：肖 圍 副教授/博士

團隊主要骨幹：顔學敏 教 授/博士

田明磊 副教授/博士

王豔群 講 師/博士

缪 暢 實驗師/碩士

近三年來，團隊成員共主持國家自然科學基金3項、湖北省自然科學基金1項、中石油創新科技基金2項、湖北省教育廳人才基金2項、其他橫向課題3項、校級基金4項，發表相關學術論文40餘篇，其中SCI、EI收錄40餘篇、獲批授權專利5項。

本研究團隊以制備性能、結構獨特的多孔材料為研究主線，開展多孔材料在能源清潔高效利用、環境污染治理和新能源材料等領域的應用性研究，為實現綠色化學、材料和能源的有機結合提供新的思路和科學依據。具體包括以下三個研究方向：

（1）多孔材料在能源清潔利用領域中的應用

燃料油中含硫量約為0.5-5%（重量），燃燒時因大部分轉化為SO2和SO3而對環境産生污染。本團隊在燃料油深度脫硫方面，拟将多孔材料應用到氧化脫硫領域以解決以下問題：

a.采用分子自組裝方法制備系列雜多酸基複合介孔材料催化劑，以期解決負載型雜多酸催化劑高活性和穩定性難以兼顧的缺點；

b.在此基礎上，通過對催化劑表面性質與孔道結構的調控，實現燃料油中硫化物在催化劑孔道中的選擇吸附和擴散優勢，使得硫化物能優先接近催化活性中心，從而達到對燃料油中硫化物選擇氧化脫除的目的，并提出相應的選擇吸附氧化過程機制；

c.根據燃料油中硫化物與烴類化合物性質的差異，采用納米金屬氧化物對多孔材料進行表面改性，利用納米增強體的體積位阻效應及表面化學效應，調控炭基複合材料孔結構和表面性質，以提高吸附劑對有機硫化物的吸附選擇性和吸附容量，進而達到深度脫硫的目的。

（2）多孔材料在環境污染治理領域中的應用

随着經濟和工業的發展，環境污染越來越被人們關注，環境污染治理已迫在眉睫。當前的污染主要集中在如下三個方面：水體污染，空氣污染，以及土地污染，而且大多數污染物為重金屬、有毒有害的有機物質等。目前新型的分離材料被廣泛用于環境污染治理中。本團隊拟從以下幾個方面着手重展開離子液體材料的合成及其在環境污染治理領域的研究：

a.離子液體官能團修飾分離材料的制備，分析離子液體官能團修飾過程中各種反應條件與結合率的關系，兼顧離子液體官能團數量及空間結構的體積，從不同材料的粒徑及孔徑入手，探索合成溫度、反應速率、反應物濃度及離子液體官能團類型對材料多孔微球結構的影響；

b.大孔樹脂處理固體污染物，利用大孔樹脂官能團及離子液體官能團改變泥漿中污染物聚結趨勢來吸附固體污染物；

c.多孔微球矽膠/高分子複合材料處理污水中的污染物，利用多孔微球材料大表面積、矽膠/高分子複合材料結構特性及離子液體官能團化學鍵性能吸附分離液體污染物；

d.多孔高分子膜用于處理氣體污染物。

（3）多孔材料在新能源材料領域中的應用

電池通過電極材料在隔離膜間的相互轉化完成充/放電過程，其中涉及電極材料的相變和一定程度的不可逆過程，影響其使用壽命。多孔材料由于其獨特的表面結構使其在改善儲能裝置的穩定和循環性能發揮着重要作用。本團隊通過文獻調研和自身知識積累，拟将多孔材料應用到锂離子二次電池、燃料電池和太陽能電池中以解決以下問題：

a.設計并制備合适孔徑的正極材料，以降低锂離子在正極材料中的脫嵌阻力，提高锂離子電池深度充放電能力，以此研發高能量密度的新型正極材料來滿足動力锂離子電池大功率工作的需求；

b.設計并定制新型的MOFs和COFs負極材料，開辟新的合金化合物負極材料，改善負極材料粉化、易與集流體剝離和首次效率低等缺陷，大力提升負極材料的放電能力；

c.設計并制備新型聚合物電解質，切實避免因液态電解液洩露而産生的燃燒爆炸等危險，且使得金屬锂作為負極成為可能；