报告题目：分子工程——合理设计用于电化学碳捕获的氧化还原活性材料

报告时间：2024.10.15 11:00-12:00

报告地点：深圳大学沧海校区致腾楼223

报告人：李兴 助理教授

个人简介：李兴高中时期获得新加坡政府全额奖学金，并于2014年在南洋理工大学（NTU）以一等荣誉获得化学与生物化学理学学士学位，期间展开了分子机器（超分子化学）和表面增强拉曼光谱（SERS）的研究。随后，他获得了新加坡国立大学（NUS）的NGS博士奖学金（全球前5%）。博士期间（2014至2018年），李兴首创了可调白色发光共价有机框架（COF），并开发了调控COF带隙的方法。疫情期间，李兴在NUS担任博士后研究员，解决了COF研究中高结晶度、超快速、可放大量合成，以及层距可控二维COF的快速剥离等难题， 并开发了COF在超稳定异相催化和能源储存中的新应用。2021至2024年间，李兴在美国约翰霍普金斯大学担任博士后研究员，通过分子设计解决了困扰电化学碳捕集领域20余年的稳定性问题。

李兴在化学、材料科学和化工的跨学科研究工作以第一作者先后发表在Nature Chemistry, Nature Synthesis, Nature Energy, Nature Communications，J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem.，Advanced Materials等著名期刊。其通过伪轮烷配体实现COF的层间距可控精确剥离的工作被选为Nature Chemistry封面，并成为Nature Synthesis创刊号的置顶亮点文章。李兴在COF领域的工作被Nature Collection, “Celebrating 15 Years of Covalent Organic Frameworks” 和Synthesis and Enabling Technologies” 收录为亮点文章。其在电化学碳捕获的工作先后被Nature Collection, “Carbon dioxide removal, capture and storage” 和 “Chemical Engineering Distilled”收录为亮点文章。

摘要：碳捕获被广泛认为是减缓气候变化的重要策略。当前的二氧化碳分离技术主要依赖复杂的热或压摆动过程，这些方法存在能耗高、效率有限、腐蚀问题以及吸附剂降解等缺点。相较之下，近年来电化学碳捕获（ECC）因其能够利用来自可再生能源的间歇性电力，在常温常压下驱动二氧化碳的捕获和释放过程而备受关注。在一种基于氧化还原有机吸附剂进行CO2浓缩的ECC形式中，吸附剂在还原状态下与CO2结合，并在氧化状态下释放CO2。然而，当前的氧化还原吸附剂主要基于醌类类似物，这为分子设计提供了巨大的潜力，以提升ECC吸附剂的内在性能。在本研究中，我们引入了具有新分子结构单元的氧化还原活性材料用于电化学碳捕获，这些材料具有广泛的结构可调性、高二氧化碳选择性、效率和稳定性。这些发现显著拓展了氧化还原活性二氧化碳吸附剂的化学空间，并为设计新型固体或液体吸附剂以实现实际的电化学碳捕获应用铺平了道路。