化学与环境工程学院

College of Chemistry & Environmental Engineering

“新能源与环境材料”科研创新团队

负 责 人:肖 围 副教授/博士

团队主要骨干:颜学敏 教 授/博士

田明磊 副教授/博士

王艳群 讲 师/博士

缪 畅 实验师/硕士

近三年来,团队成员共主持国家自然科学基金3项、湖北省自然科学基金1项、中石油创新科技基金2项、湖北省教育厅人才基金2项、其他横向课题3项、校级基金4项,发表相关学术论文40余篇,其中SCI、EI收录40余篇、获批授权专利5项。

本研究团队以制备性能、结构独特的多孔材料为研究主线,开展多孔材料在能源清洁高效利用、环境污染治理和新能源材料等领域的应用性研究,为实现绿色化学、材料和能源的有机结合提供新的思路和科学依据。具体包括以下三个研究方向:

(1)多孔材料在能源清洁利用领域中的应用

燃料油中含硫量约为0.5-5%(重量),燃烧时因大部分转化为SO2和SO3而对环境产生污染。本团队在燃料油深度脱硫方面,拟将多孔材料应用到氧化脱硫领域以解决以下问题:

a.采用分子自组装方法制备系列杂多酸基复合介孔材料催化剂,以期解决负载型杂多酸催化剂高活性和稳定性难以兼顾的缺点;

b.在此基础上,通过对催化剂表面性质与孔道结构的调控,实现燃料油中硫化物在催化剂孔道中的选择吸附和扩散优势,使得硫化物能优先接近催化活性中心,从而达到对燃料油中硫化物选择氧化脱除的目的,并提出相应的选择吸附氧化过程机制;

c.根据燃料油中硫化物与烃类化合物性质的差异,采用纳米金属氧化物对多孔材料进行表面改性,利用纳米增强体的体积位阻效应及表面化学效应,调控炭基复合材料孔结构和表面性质,以提高吸附剂对有机硫化物的吸附选择性和吸附容量,进而达到深度脱硫的目的。

(2)多孔材料在环境污染治理领域中的应用

随着经济和工业的发展,环境污染越来越被人们关注,环境污染治理已迫在眉睫。当前的污染主要集中在如下三个方面:水体污染,空气污染,以及土地污染,而且大多数污染物为重金属、有毒有害的有机物质等。目前新型的分离材料被广泛用于环境污染治理中。本团队拟从以下几个方面着手重展开离子液体材料的合成及其在环境污染治理领域的研究:

a.离子液体官能团修饰分离材料的制备,分析离子液体官能团修饰过程中各种反应条件与结合率的关系,兼顾离子液体官能团数量及空间结构的体积,从不同材料的粒径及孔径入手,探索合成温度、反应速率、反应物浓度及离子液体官能团类型对材料多孔微球结构的影响;

b.大孔树脂处理固体污染物,利用大孔树脂官能团及离子液体官能团改变泥浆中污染物聚结趋势来吸附固体污染物;

c.多孔微球硅胶/高分子复合材料处理污水中的污染物,利用多孔微球材料大表面积、硅胶/高分子复合材料结构特性及离子液体官能团化学键性能吸附分离液体污染物;

d.多孔高分子膜用于处理气体污染物。

(3)多孔材料在新能源材料领域中的应用

电池通过电极材料在隔离膜间的相互转化完成充/放电过程,其中涉及电极材料的相变和一定程度的不可逆过程,影响其使用寿命。多孔材料由于其独特的表面结构使其在改善储能装置的稳定和循环性能发挥着重要作用。本团队通过文献调研和自身知识积累,拟将多孔材料应用到锂离子二次电池、燃料电池和太阳能电池中以解决以下问题:

a.设计并制备合适孔径的正极材料,以降低锂离子在正极材料中的脱嵌阻力,提高锂离子电池深度充放电能力,以此研发高能量密度的新型正极材料来满足动力锂离子电池大功率工作的需求;

b.设计并定制新型的MOFs和COFs负极材料,开辟新的合金化合物负极材料,改善负极材料粉化、易与集流体剥离和首次效率低等缺陷,大力提升负极材料的放电能力;

c.设计并制备新型聚合物电解质,切实避免因液态电解液泄露而产生的燃烧爆炸等危险,且使得金属锂作为负极成为可能;

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