方向一、廢棄聚合物升級化學回收
研究背景：1950-2023，全球累計塑料產量達到100億噸，累計廢塑料為80億噸，其中僅9%被回收。2023年，我國塑料產量7700萬噸，其中30%被回收利用(2300萬噸)，回收總值達2000億元以上，因此，塑料垃圾是放錯位置的資源
研究目的：在雙碳政策下，推動城市和工業廢棄聚合物升級化學回收再利用制備高附加值材料，包括單體、碳納米材料(例如碳納米管、石墨烯和碳泡沫等)和金屬-有機框架(MOF)材料，實現千克或者噸級規模，減少白色污染，推動變廢為寶的可持續循環經濟發展
研究內容：
第一、廢棄聚合物的可控降解，通過催化劑設計，實現塑料大氣壓下環境氛圍的可控降解，將廢棄塑料轉化為高附加值的化工產品
第二、廢棄聚合物的可控碳化，通過催化劑設計和工藝優化，采用組合催化劑法、活性模版法、逐步交聯法、小分子鹽輔助碳化法、MOF輔助碳化法等新方法，實現廢塑料可控碳化制備碳納米管、石墨烯、碳泡沫、多面體碳和多孔碳等碳材料及其復合材料
第三、廢棄聚合物的可控降解，采用一步溶劑熱法、兩步溶劑熱法、溶劑熱-溶液攪拌法、兩步球磨法、球磨-溶液攪拌法、球磨-溶液回流法、球磨-電化學法等新方法，實現將廢棄塑料轉化為MOF材料及其復合材料，為高性能、低成本的MOF材料的制備提供新策略
方向二、磷石膏綠色升級再造為金屬-有機框架材料
研究背景：磷石膏是磷化工產業的伴生物，每生產1噸磷酸將伴生4-5噸磷石膏。如何實現磷石膏的綜合利用，則是世界級技術難題。目前，全球每年產生的磷石膏近3億噸，我國的磷石膏產生量和堆存量為世界之最，2023年國內磷石膏產生量約8100萬噸，累計堆存量超過8億噸
研究目的：將磷石膏作為金屬前驅體用于合成MOF，實現磷石膏高值化利用
研究內容：采用溶液攪拌法和兩步球磨法，將磷石膏轉化為高附加值MOF材料
方向三、綠色低成本金屬-有機框架材料的研發、中試與產業化應用
研究背景：金屬-有機框架(Metal-organic framework, MOF)是金屬中心和有機配體組裝成的晶態多孔材料，具有比表面積大、孔隙豐富、結構可設計等優點，被譽為下一代新材料。現有MOF合成技術的痛點是高能耗、高污染、高成本，難點是綠色規模化制備MOF材料
研究目的：開展MOF研發，降低成本，簡化工藝，推動MOF的中試生產，并推進MOF在能源、環境、生命等領域的產業化應用
研究內容：采用溶劑熱、水熱法、球磨法、溶液回流等策略，實現從實驗室100克/天的規模到100公斤/天的中試生產，開展MOF在污染防護與治理、空氣除濕與集水、氣體吸附與分離、藥物載體與緩釋等領域的中試與產業化應用
方向四、太陽能界面光熱轉換與集成
研究背景：隨著全球能源，環境問題的日益加劇，太陽能光熱利用成為廣泛關注的焦點問題之一。作為一種普遍存在的太陽能-熱能轉換過程，太陽能驅動蒸發因其較高的太陽能轉換效率和巨大的工業潛力而引起極大關注。近年來，通過將太陽熱能轉換聚集在空氣/液體界面的太陽能驅動界面蒸發已被認為是傳統基于整體加熱的蒸發的替代方案，其特點在于減少熱損失并提高能量轉換效率
研究目的：設計高性能碳材料、多孔聚合物、凝膠基太陽能界面蒸發器，實現高效的太陽能界面光熱轉換，包括界面光熱海水淡化、界面光熱水蒸發與熱電轉化的集成、界面光熱水蒸發與光催化降解(例如高級氧化技術和芬頓技術)的集成、界面光熱水蒸發與水蒸發發電的集成、界面光熱水蒸發與電催化產氫的集成、界面光熱與海水提鈾的集成、界面光熱與鋰富集的集成，為光熱海水淡化和偏遠地區的淡水制備、綠色電能的獲取、環境污染物的治理等提供新策略
研究內容：
第一、廢棄聚合物基碳材料的太陽能界面蒸發器
第二、廢棄聚合物基MOF的太陽能界面蒸發器
第三、基于MOF、COF和PIM等多孔聚合物及其碳材料的太陽能界面蒸發器
第四、聚合物凝膠基的太陽能界面蒸發器，例如設計新型聚合物凝膠材料，調控水分子的氫鍵網絡，降低水蒸發焓，大幅提高水蒸發性能