研究金属有机框架（MOFs）材料在能源气体分离领域的应用，这一研究有着重要的意义。MOFs 材料自身具备高比表面积的特性，这种高比表面积让它在与能源气体接触时，能够提供更多的作用位点，为气体的吸附和分离创造了有利条件。同时，它还具有可定制特性，这意味着可以根据不同能源气体分离的具体需求，对 MOFs 材料的结构和性能进行调整与优化，使其更好地适配各种分离场景。​利用 MOFs 材料的这些特性，能够有效优化气体储存与分离效率。在气体储存方面，高比表面积可以让更多的气体分子被吸附在材料内部，提高单位体积内气体的储存量；而可定制特性则能让材料对特定气体分子具有更强的吸附能力，减少其他气体的干扰，提升储存的纯度。在气体分离方面，通过定制化的设计，MOFs 材料可以对不同种类的能源气体分子表现出不同的吸附亲和力，从而实现对混合气体中目标气体的高效分离。​这种优化后的气体储存与分离效率，为传统材料提供了升级替代方案。传统材料在面对一些复杂的能源气体分离需求时，往往存在效率不高、选择性不强等问题，而 MOFs 材料凭借其独特的优势，能够弥补这些不足。采用 MOFs 材料替代传统材料，不仅可以提高能源气体处理过程的整体效率，还能降低相关的成本和能耗，在能源气体分离领域具有广阔的应用前景。

本项目聚焦石墨烯等新型纳米材料，通过化学气相沉积法大规模制备高质量的单双层石墨烯、单层硫化钨等二维材料，并在半导体与生物医药领域开展研究及应用探索。在半导体领域，研究由石墨烯、氮化硼和硫化钨构成的二维叠层结构，利用其光学与电学特性制作发光二极管、太阳能电池、激光器等光电器件，同时研发基于二维材料的可穿戴、超薄太阳能电池及显示屏，并测试其在机械弯曲和应力拉伸环境下的可靠性。在生物医药领域，采用有机分子辅助转移方法，将连续单层石墨烯从原始基板铜箔转移到多孔碳栅格上，制作石墨烯栅格；结合最新的皮升体积喷射技术，提升低温样品制备的成功率与重复性，助力冷冻电镜在生物医药领域的更广泛应用。

本项目针对建筑生产行业（如陶瓷烧制需 1200 度高温烟气，目前主要使用天然气、煤和重油等化石燃料），旨在利用绿色风能、太阳能驱动电解水制氢并经高温高压合成氨燃料，在 100KWe 级燃气轮机中实现从 0 到 100% 的纯天然气到纯氨 / 氢掺混燃烧，热效率大于 30%，压缩比大于 5bar，尾气氮氧化物排放小于 10ppm，无需附加脱硫脱硝手段，其利用氨燃料强还原性，通过分级燃烧解决纯氨燃料工业级燃烧器点火困难及火焰不稳定问题，实现高效稳定燃烧（燃烧效率 > 99.9%，残氨浓度 < 5ppm），同时创造性结合分级燃烧、相关脱硝技术，大幅降低烟气中 NOx 排放。