供稿、供圖：化學(xué)與化工學(xué)院 編輯：段凱龍

2022年12月25日上午10：00，應(yīng)北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院梁建華教授邀請(qǐng)，北京化工大學(xué)呂永琴教授做客北京理工大學(xué)“21世紀(jì)學(xué)科前沿”系列講座，為我院廣大師生帶來(lái)題為“晶態(tài)多孔材料設(shè)計(jì)構(gòu)建與二氧化碳分離/催化性能研究”的精彩學(xué)術(shù)報(bào)告。本次報(bào)告以騰訊會(huì)議線(xiàn)上的方式進(jìn)行，由于明加特別副研究員主持，學(xué)院師生共40余人參加。

圖1 呂永琴教授作學(xué)術(shù)報(bào)告

在世界經(jīng)濟(jì)論壇“達(dá)沃斯議程”對(duì)話(huà)會(huì)上習(xí)近平主席特別致辭，宣布中國(guó)在2030年前二氧化碳達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。基于當(dāng)前能源和綠色發(fā)展的大背景下，呂永琴教授深入介紹了碳中和關(guān)鍵技術(shù)中生物催化轉(zhuǎn)化CO₂的科學(xué)挑戰(zhàn)和研究策略。呂永琴教授首先介紹了第一部分：MOF/COF混合基質(zhì)膜構(gòu)建與CO₂分離。先是提出擬解決關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題如何提高有機(jī)相和無(wú)機(jī)相的界面相容性，提高填料的分散性，打破聚合物膜的“trade-off”效應(yīng)，然后介紹了兩種解決方法，即基于可聚合MOF構(gòu)建混合機(jī)制膜和“自上而下”原位合成MOF/COF混合基質(zhì)膜。隨后呂永琴教授介紹第二部分基于介孔MOF限域微環(huán)境調(diào)控酶催化。MOF的孔徑小于2 nm，酶在3-5 nm之間，通過(guò)擴(kuò)大MOF的孔徑可以實(shí)現(xiàn)酶的固定化。傳統(tǒng)方法是共沉積包埋酶和通過(guò)延長(zhǎng)配體尺寸增加孔徑，但是傳統(tǒng)方法合成繁瑣，容易塌陷、普適性差。基于此，呂永琴教授介紹團(tuán)隊(duì)提出的兩種新方法：第一種方法是基于水凝膠模板構(gòu)建介孔MOF，三聚氰胺和水楊酸乳化冷卻在氫鍵驅(qū)動(dòng)下形成水凝膠納米纖維，加入有機(jī)配體，再升高溫度脫除水凝膠，形成微介孔HMOF；第二種方法是基于物理痕跡構(gòu)建介孔MOF、酶、金屬離子和有機(jī)配體自組裝形成酶-MOF復(fù)合物，再煅燒脫除酶模板形成微介孔HMOF。呂永琴教授介紹第三部分內(nèi)容是導(dǎo)電MOF設(shè)計(jì)合成及電催化CO₂還原。可以通過(guò)高能量金屬節(jié)點(diǎn)，氧化還原活性配體和封裝客體分子來(lái)提高M(jìn)OFs的導(dǎo)電性。設(shè)計(jì)角度主要是物理角度的能帶理論和化學(xué)角度的通過(guò)價(jià)鍵。最后呂永琴教授總結(jié)了本次講座三個(gè)部分，設(shè)計(jì)合成MOF/COF混合基質(zhì)膜實(shí)現(xiàn)CO₂的分離捕集，基于介孔MOF限域微環(huán)境調(diào)控酶催化和設(shè)計(jì)合成導(dǎo)電MOF實(shí)現(xiàn)電催化CO₂還原。

圖2 導(dǎo)電MOF設(shè)計(jì)合成及電催化CO₂還原

在報(bào)告會(huì)交流環(huán)節(jié)中，參會(huì)師生就報(bào)告內(nèi)容與呂永琴教授進(jìn)行了深入細(xì)致的探討，交流氣氛熱烈，與會(huì)師生收獲頗豐。

圖3 呂永琴教授與梁建華所長(zhǎng)進(jìn)行學(xué)術(shù)交流

主講嘉賓簡(jiǎn)介：

呂永琴，北京化工大學(xué)，生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，教授，博士生導(dǎo)師，國(guó)家優(yōu)秀青年基金獲得者，擔(dān)任北京市生物加工過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。研究方向：（1）光/電驅(qū)動(dòng)的生物催化；（2）仿生抗體工程。相關(guān)研究成果發(fā)表SCI收錄論文60余篇，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利二十余項(xiàng)。獲侯德榜化工科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)青年獎(jiǎng)、教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、石油化工聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。先后主持了多項(xiàng)國(guó)家、省部級(jí)及企業(yè)合作項(xiàng)目，包括國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金、聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中瑞國(guó)際合作項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等。

（審核：陶軍）