晶态多孔材料的结构调控及其碳烃分离性能研究
一、成果简介
（一）成果概述
该项目以金属-有机框架材料的结构调控为研究对象，揭示了结构调控增强碳烃吸附与分离性能的微观机制，为设计合成高性能碳烃吸附与分离晶态多孔材料奠定了重要的理论基础。发展了多组分协同调控策略，衍生出多种新型拓扑结构，实现了框架材料结构的精确调控；提出了多组分协同调控对气体吸附与分离性能的影响机理，设计并制备了具有优异气体吸附与分离性能的金属-有机框架材料；发现了多元金属-有机框架结构与其碳烃吸附分离性能之间的构效关系，利用孔环境工程策略系统调控了金属-有机框架的孔道结构，制备了具有优异碳烃吸附与分离性能的多元金属-有机框架材料。
（二）技术特点及技术指标
能源领域的分离与纯化是实现能源所含资源的完全利用所不可或缺的重要组成部分，因而在科学上形成了与之相应的科学领域。对于国际上目前主要能源石油工业而言，它无论在科学研究上还是在工业实际应用上均有着重要意义，因此必须解决能源领域中的分离与纯化所涉及的基础理论科学问题，以支撑国家国民经济和社会发展十四五规划与远景规划提出“推进能源革命建设清洁低碳安全高效的能源体系”的目的。
在石油能源领域分离与纯化的科学问题为：目前的基础科学理论研究已基本解决了分离与纯化的科学问题，但是现有基础科学理论指导工业应用的前提是有相应的科学条件，特别是深冷、高压等高成本苛刻条件，因此国际上该领域的科学理论问题为“探索新的科学理论，以实现常温常压分离与纯化”，以实现整个石油炼制工业的低能耗。我国是世界上最大的石油消费国家，同时中国政府已承诺限期完成“双碳目标”，因此该理论研究具有重要科学意义和巨大社会价值。
现阶段石油能源领域分离与纯化基础科学理论的发展，主要集中于吸附分离和膜分离。在吸附分离方面，目前因金属-有机框架材料具有优异的吸附和分离性能，被公认为“最有可能率先实现理论突破和实际工业应用”，而金属-有机框架材料分离与纯化基础理论科学的本质是结构的精确调控。
本项目以金属-有机框架材料为研究对象，以精准结构调控提升材料气体存储与分离性能为目标，通过微观结构设计优化、孔尺寸剪裁、次级结构单元修饰及合成后修饰等精准设计策略，制备了多种碳烃吸附与分离性能优异的多组份金属-有机框架材料，揭示了多种结构调控增强气体分离性能的微观机理，为设计合成新型碳烃吸附与分离功能导向的金属-有机框架材料奠定了理论基础。
二、技术成熟程度
形成样机、样品或软件，已在产业中应用
三、推广合作方式
整体转让、技术许可、作价入股
四、团队简介
团队面向低碳烃分离，围绕晶态多孔材料的结构精确调控研究。依托材料科学与工程学院，已发展成为国内外晶态多孔材料领域具有重要影响的研究团队。团队先后主持国家级科研项目13项，主持国家自然科学基金面上项目7项、青年项目6项；在Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie International Edition、Chemical Society Reviews等材料和化学领域权威期刊发表SCI论文329篇（1区Top刊100余篇）；参编著作1部；授权国家发明专利18项；获省部级及以上科研奖励4项；培养山东省优秀博士/硕士学位论文获得者5人次。
五、专利授权及申请情况
1、国家发明专利：一种基于金属有机骨架纳米片和氧化石墨烯的复合材料、制备方法及在气体分离上的应用（授权）
2、国家发明专利：一种高渗透率混合基质膜及其制备方法和应用（授权）
3、国家发明专利：配位聚合物膜材料及其在二氧化碳分离方面的应用（授权）
4、国家发明专利：一种镍基配合物及其制备方法和应用（授权）
六、受资助及获奖情况
1、国家自然科学基金面上项目，21271117，配位聚合物中穿插的利用与控制研究，2014-01至2017-12；
2、泰山学者特聘教授资助，ts201511019，有序孔材料制备及应用，2016-01至2020-12。
联系方式：0532-86983018。
