奧妙的“多酸”世界，將二氧化碳變廢為寶

科技的日新月異不僅給我們帶來(lái)了便利，也給環(huán)境施加了巨大的壓力。許多嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題在考驗(yàn)著我們，溫室效應(yīng)就是其中之一。當(dāng)然自然界中也存在溫室效應(yīng)，但不會(huì)對(duì)溫度有太大影響，這就像一種自然循環(huán)。第一次工業(yè)革命以來(lái)，人類活動(dòng)向大氣中排放了太多的二氧化碳，這種氣體很大程度上，阻止了地球熱量向外擴(kuò)散，是造成溫室效應(yīng)的主要原因。如果將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值的化學(xué)產(chǎn)品，不僅可以利用自然界中廉價(jià)而豐富的碳資源合成重要的化工產(chǎn)品，還可以解決二氧化碳在環(huán)境中“過(guò)量”的問(wèn)題，而且可以“催生”一系列綠色合成工藝，在環(huán)境保護(hù)、變革化工原料結(jié)構(gòu)等方面形成良性循環(huán)。將二氧化碳看作取之不盡、用之不竭的廉價(jià)資源，采用化學(xué)方法將其轉(zhuǎn)化為化工原料，從而實(shí)現(xiàn)變廢為寶，可以有效推動(dòng)我國(guó)碳中和以及碳達(dá)標(biāo)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

圖1. CO2高效催化轉(zhuǎn)化

多金屬氧簇，又稱多金屬氧酸鹽，簡(jiǎn)稱多酸（polyoxometalates，縮寫為POMs），是由多個(gè)過(guò)渡金屬原子（Mo、W、V、Nb和Ta等）通過(guò)共用氧原子而形成的多面體結(jié)構(gòu)，主要有Keggin型，Dawson型，Silverton型，Lindqvist 型，Wells-Dawson型及Anderson 型等六種結(jié)構(gòu)。自POMs起源發(fā)展距今已經(jīng)近二百年的歷史，儼然已經(jīng)發(fā)展成為無(wú)機(jī)化學(xué)的一個(gè)重要分支。由于其可在原子水平上進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)控及各組成元素具有性能各異的特點(diǎn)， 因而決定了POMs在催化、能源、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、藥學(xué)等各領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。目前多酸化學(xué)已經(jīng)成為化學(xué)、能源、材料及其藥學(xué)等多學(xué)科交叉研究的熱點(diǎn)， 其中二氧化碳的資源化利用受到國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的廣泛關(guān)注。

圖2. 多酸誘導(dǎo)高效降解廢棄聚酯類塑料催化轉(zhuǎn)化CO2

我們的研究中通過(guò)pH調(diào)節(jié)策略構(gòu)建結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、具有良好雙功能催化性能的系列多酸誘導(dǎo)高效降解廢棄聚酯類塑料POMOFs及多釩氧簇。由此得到的POMs可以作為二氧化碳的環(huán)加成和化學(xué)戰(zhàn)劑降解的強(qiáng)大雙功能催化劑。以模擬煙氣為例，將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化成高附加值的環(huán)氧碳酸酯，高達(dá)99.5 %，也可以有效將有毒的化學(xué)戰(zhàn)劑轉(zhuǎn)化為無(wú)毒產(chǎn)物，效率高達(dá)99.4 %。

圖3. 雙功能多釩氧簇高效催化二氧化碳轉(zhuǎn)化和化學(xué)戰(zhàn)劑降解

將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品必然是綠色化學(xué)發(fā)展的方向，也是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的有效途徑之一，多金屬氧簇催化二氧化碳資源化利用將為實(shí)現(xiàn)碳中和提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

導(dǎo)師簡(jiǎn)介

黃現(xiàn)強(qiáng)，男，博士，聊城大學(xué)教授，碩士生導(dǎo)師，聊城大學(xué)光岳英才（二層次），水城最美科技工作者，聊城大學(xué)學(xué)報(bào)青年編委。研究方向多金屬氧簇的合成與催化、橡膠助劑綠色合成，二氧化碳資源化利用等。博士畢業(yè)于北京理工大學(xué)，師從胡長(zhǎng)文教授，王博教授。蘇州大學(xué)博士后，美國(guó)南佛羅里達(dá)大學(xué)訪問(wèn)學(xué)者，師從馬勝前教授。主持或完成國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)，山東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目1項(xiàng)，山東省科技發(fā)展計(jì)劃1項(xiàng)，山東省研究生教改項(xiàng)目1項(xiàng)；省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題1項(xiàng)，研究成果在J. Mater. Chem. A， CCS Chem.， Org. Lett.， Chem. Commun.，Eur. Chem. J.等國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文70 余篇，發(fā)明專利13項(xiàng)。應(yīng)用成果鑒定3項(xiàng)，均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，2021年獲山東省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。作為指導(dǎo)老師帶領(lǐng)學(xué)生曾經(jīng)獲得iCAN 國(guó)際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽三等獎(jiǎng)、全國(guó)環(huán)境友好科技競(jìng)賽華北賽區(qū)一等獎(jiǎng)、全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽華北賽區(qū)二等獎(jiǎng)、山東省物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造大賽一等獎(jiǎng)、山東青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽三等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)，指導(dǎo)的研究生連續(xù)多人考入中山大學(xué)等知名高校繼續(xù)攻讀博士學(xué)位。

招生專業(yè)：化學(xué)