温室气体的过量排放会造成气候变暖、生态破坏、海洋酸化等多种全球性环境问题。温室气体的排放控制研究成为当今国际社会关注的热点之一。我国能源结构以煤为主，面临巨大的碳减排和经济转型压力。碳捕集技术被认为是应对温室气体排放的重要技术。但目前碳捕集技术普遍存在材料性能差、捕集成本高、能耗大等问题。如何设计材料与二氧化碳分子的相互作用是获得高性能碳捕集材料的关键。
近日，继分子筛膜宏量制备方法设计和膜分离碳捕集传质扩散抑制调节之后 (Nature Communications, 2017 8, 406; Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 3764-3772)，李万斌研究团队在多孔材料改性及碳捕集应用机理研究中取得重要进展。相关成果“Vapor-phase linker exchange of metal-organic frameworks”以暨南大学为独立单位发表于期刊Science Advances。
李万斌团队利用气相配体交换法实现多孔吸附剂的改造和功能化。该方法可通过无溶剂策略对常规方法不能合成的多孔材料的构筑单元进行置换和后改性，从而拓展材料种类；并可针对应用场景不同对多孔材料实现目的性重构和设计。通过极性卤素基团的引入，在不改变晶型的前提下，对疏水多孔道材料实施极化改性和孔道调节。基于CO2和N2极化率和四极矩的不同，卤素极性改性的多孔材料对CO2的亲和性及对CO2/N2选择性得到极大提升，CO2/N2选择性从原始的15.0提升至31.1。进一步，该方法可通过多步交换实现材料的多功能化；且可通过合理控制提升材料与聚合物的相容性，进而改善复合膜材料的可加工性。
该研究工作得到了广东省环境污染与健康重点实验室的支持、以及国家自然科学基金和暨南大学人才引进科研启动经费的资助。
原文链接:
https://advances.sciencemag.org/content/6/18/eaax7270
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