中國化工學(xué)會(huì)會(huì)員風(fēng)采——李建榮

【弘揚(yáng)科學(xué)家精神：優(yōu)秀科技工作者風(fēng)采錄】

【編者按】為弘揚(yáng)科學(xué)家精神，中國化工學(xué)會(huì)在官方網(wǎng)站、微信公眾號(hào)上開設(shè)“會(huì)員風(fēng)采”欄目，以科普的形式，用通俗易懂的語言介紹會(huì)員及其研究領(lǐng)域，向公眾宣傳普及化工知識(shí)，展示化工在科技強(qiáng)國中所做的貢獻(xiàn)，同時(shí)展示化工領(lǐng)域優(yōu)秀科學(xué)家和科技工作者篤行不怠、科技報(bào)國、勇當(dāng)高水平科技自立自強(qiáng)排頭兵的卓越風(fēng)采和創(chuàng)新精神，以增強(qiáng)會(huì)員榮譽(yù)感，激發(fā)會(huì)員科技報(bào)國的使命感，形成推進(jìn)高水平科技自立自強(qiáng)、建設(shè)科技強(qiáng)國的強(qiáng)大合力。敬請(qǐng)關(guān)注！

中國化工學(xué)會(huì)會(huì)員風(fēng)采：李建榮

李建榮

北京工業(yè)大學(xué)教授，中國化工學(xué)會(huì)會(huì)士

個(gè)人簡歷

李建榮，北京工業(yè)大學(xué)教授，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、國家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、北京學(xué)者。南開大學(xué)博士（導(dǎo)師：卜顯和院士），美國德州農(nóng)工大學(xué)博士后（合作導(dǎo)師：周宏才教授）。從事“減污降碳新材料分子化學(xué)工程”研究。已發(fā)表科技論文400余篇，總被引逾5萬次，2017年以來連續(xù)入選科睿唯安“全球高被引學(xué)者”。參編專著章節(jié)10章，授權(quán)發(fā)明專利60余件。承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體、杰青、重點(diǎn)項(xiàng)目，北京市重點(diǎn)研究專項(xiàng)等科研任務(wù)。獲國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)（第二完成人）、北京市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)（第一完成人）、中國化工學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)（第一完成人）、侯德榜化工科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、青山科技獎(jiǎng)、亞洲杰出科研工作者和工程師獎(jiǎng)、盧嘉錫優(yōu)秀導(dǎo)師獎(jiǎng)等。兼任北京海外高層次人才協(xié)會(huì)副理事長，北京碳中和學(xué)會(huì)副理事長，中國化工學(xué)會(huì)精細(xì)化工專委會(huì)、化學(xué)工程專委會(huì)、分子辨識(shí)分離工程專委會(huì)委員，Mol. Chem. & Eng.副主編，Green Chem. Eng.、Chin. Chem. Lett.等期刊編委。

研究領(lǐng)域介紹

“雙碳”愿景下，產(chǎn)業(yè)升級(jí)、綠色轉(zhuǎn)型已成為國家重大戰(zhàn)略部署，其中節(jié)能減排、綠色低碳、污染控制等過程中的“減污降碳”關(guān)鍵技術(shù)亟待突破。在密切相關(guān)的碳捕集、環(huán)境治理、食品安全、重要化學(xué)品低能耗分離與深度純化、化學(xué)儲(chǔ)能等方面，現(xiàn)有材料（如：吸附劑、電活性物質(zhì)等）已難以完全滿足更高的技術(shù)需求，亟需開發(fā)性能更優(yōu)的新材料。李建榮教授團(tuán)隊(duì)以“分子化學(xué)工程”為核心理念，開展新材料（主要是MOF）研究，形成了“分子設(shè)計(jì)→定向構(gòu)筑→性能強(qiáng)化→放大制備→推動(dòng)應(yīng)用”的研究思路與方案。借助AI賦能，通過“化學(xué)—化工—材料—數(shù)智”多學(xué)科交叉融合，構(gòu)建新材料創(chuàng)新研究體系，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)突破，助力部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“減污降碳”目標(biāo)。

MOF是由金屬離子（或金屬簇）與有機(jī)配體通過配位鍵連接形成的晶態(tài)多孔材料。由于比表面積高、結(jié)構(gòu)易設(shè)計(jì)調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，MOF自問世以來迅速成為多孔材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。2025年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予MOF領(lǐng)域的三位奠基者，彰顯了MOF研究在國際科學(xué)界的地位與影響。2000年至今，李建榮教授一直圍繞MOF的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可控構(gòu)筑、構(gòu)性調(diào)控、穩(wěn)定性強(qiáng)化、綠色放大制備及應(yīng)用推廣持續(xù)開展研究，主要相關(guān)內(nèi)容概述如下。

1. MOF“分子阱”吸附劑創(chuàng)制及應(yīng)用探索

李建榮及其合作者于2013年創(chuàng)新性地提出“分子阱”理念，通過幾何構(gòu)型/尺寸與化學(xué)環(huán)境的協(xié)同設(shè)計(jì)，在分子乃至原子層面調(diào)控結(jié)構(gòu)性能，實(shí)現(xiàn)特定分子的精準(zhǔn)識(shí)別與選擇性吸附。其研究團(tuán)隊(duì)也基于此創(chuàng)制出系列新型MOF“分子阱”吸附劑，用于CO2、SF6、N2O等多種溫室氣體及苯、氨氣、臭氧等痕量污染物的高效去除，并在乙烯、丙烯等重要化工原料的深度純化中展現(xiàn)出優(yōu)異性能，多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)取得突破。例如：

苯作為典型的揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）和I類致癌物，廣泛存在于建筑材料、化工生產(chǎn)、石油煉制及包裝印刷等排放的廢氣中，即使以極低濃度存在，仍會(huì)對(duì)環(huán)境與人類健康產(chǎn)生潛在危害。發(fā)展高效、穩(wěn)定的吸附材料以實(shí)現(xiàn)低濃度苯蒸氣的深度去除，是污染控制領(lǐng)域的一項(xiàng)重要需求。然而，傳統(tǒng)吸附劑在實(shí)際應(yīng)用中面臨諸多局限，如對(duì)水蒸氣具有強(qiáng)親和性，導(dǎo)致其在潮濕環(huán)境下對(duì)苯的選擇性吸附能力急劇下降等。對(duì)此，團(tuán)隊(duì)基于“分子阱”設(shè)計(jì)理念，創(chuàng)制了多個(gè)系列MOF材料，表現(xiàn)出優(yōu)異的苯吸附性能。以BUT-55為例，其內(nèi)部孔道微環(huán)境能與苯分子產(chǎn)生多重CH...X非共價(jià)相互作用，形成完美的苯分子阱。性能評(píng)估表明，BUT-55在常溫（25°C）和低壓（<10Pa）下對(duì)苯的吸附量高達(dá)3.28mmol/g，參數(shù)性能優(yōu)于其他多孔材料。此外，孔道的疏水性有效抑制了水分子的競爭吸附，使材料在高濕度（80% RH）下仍然保持對(duì)苯的高效動(dòng)態(tài)吸附，尾氣中苯含量低于室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。這些特性確保了BUT-55能夠在真實(shí)、復(fù)雜的濕工業(yè)廢氣環(huán)境中，依然保持優(yōu)異的痕量苯捕集性能，為發(fā)展下一代高效VOCs脫除技術(shù)提供了新材料支撐。

環(huán)己烷被廣泛用作樹脂、橡膠、油漆、清漆、蠟、脂、瀝青、精油等的溶劑、提取劑或去除劑，也是制備許多重要化學(xué)品的原料。目前，工業(yè)上大部分環(huán)己烷是由苯的催化加氫反應(yīng)獲得。為了提高產(chǎn)品純度并降低對(duì)環(huán)境和人類健康的負(fù)面影響，需盡可能地減少最終環(huán)己烷產(chǎn)品中未反應(yīng)的苯殘留。然而，由于具有相似的分子結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)（極相近的沸點(diǎn)：80.1和80.7°C），苯和環(huán)己烷的分離一直被認(rèn)為是化學(xué)工業(yè)中的挑戰(zhàn)。其團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種MOF材料Zn-Ade-TCPE，可實(shí)現(xiàn)苯和環(huán)己烷的篩分。去除液相環(huán)己烷中痕量苯的實(shí)驗(yàn)表明，1L純度為99.9%的環(huán)己烷通過10g的Zn-Ade-TCPE材料吸附處理后，純度可提升至>99.999%。

氨氣（NH3）廣泛來源于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)和污水處理等過程，是一種典型的大氣污染物，其排放不僅危害生態(tài)環(huán)境，還對(duì)人類健康構(gòu)成威脅。在痕量濃度下實(shí)現(xiàn)對(duì)NH3的高效捕集，對(duì)于空氣質(zhì)量提升與污染控制具有重要意義。然而，現(xiàn)有多孔材料吸附劑對(duì)NH3的捕集性能有限，機(jī)制主要包括兩類：一是基于Lewis酸位點(diǎn)的化學(xué)吸附，通過酸堿或配位作用實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的主客體結(jié)合；二是依賴于框架中羥基或配位水分子與NH3形成氫鍵的物理吸附。這兩種機(jī)制分別存在吸附不可逆、再生條件苛刻，或濕度敏感、選擇性低等問題，吸附強(qiáng)度與易于再生難以兼顧。該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制出一種基于Cu(II)-吡唑基MOF材料BUT-64(H2O)，通過引入橋連水分子，誘導(dǎo)NH3發(fā)生水合反應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)了在高濕環(huán)境下對(duì)痕量NH3的高效、可逆捕集。該工作所發(fā)現(xiàn)的氨合分子阱機(jī)制突破了傳統(tǒng)物理/化學(xué)吸附的限制，實(shí)現(xiàn)了高親和力與易再生性的有機(jī)整合，為高性能氨捕集材料的設(shè)計(jì)提供了新思路。

一氧化二氮（N2O）不僅是一種強(qiáng)效溫室氣體（在100年的時(shí)間尺度上，其全球變暖潛能值（GWP）大約是二氧化碳（CO2）的273倍），而且是平流層中主要的臭氧消耗物質(zhì)。己二酸的生產(chǎn)是主要的N2O工業(yè)來源，占全球每年人為N2O排放量的8-10%。在該生產(chǎn)過程中，尾氣主要由N2O（38%）、N2（53%）、CO2（4%）、O2（5%）和水蒸氣組成，N2O和CO2都需要在尾氣排放到大氣中之前被有效去除。當(dāng)前的工業(yè)實(shí)踐通常采用多步工藝：使用堿性溶液吸收CO2，在700-1300 oC下熱分解N2O，或在大約500 oC下催化分解。這些方法能耗高、成本高且操作復(fù)雜。為去除N2O副產(chǎn)物，人們已經(jīng)廣泛研究了己二酸生產(chǎn)的替代合成路線，但未達(dá)到工業(yè)要求。因此，亟待發(fā)展能夠同時(shí)去除工業(yè)排放物中的N2O和CO2的新技術(shù)。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了一種Ni(II)-吡唑羧酸MOF（BUT-167），在模擬己二酸尾氣（N2O/N2/CO2/O2）四組分混合物的分離實(shí)驗(yàn)中成功實(shí)現(xiàn)了同時(shí)捕集N2O和CO2。該材料對(duì)N2O和CO2分子產(chǎn)生很強(qiáng)的限域效應(yīng)，其N2O吸附容量和堆積密度在已報(bào)道MOF中最高。而且，BUT-167在干燥和潮濕條件下均表現(xiàn)出卓越的動(dòng)態(tài)分離性能，可同時(shí)去除N2O和CO2。該研究表明MOF在多種污染物同時(shí)捕集上具有獨(dú)特優(yōu)勢，有望推動(dòng)復(fù)雜氣體混合物低能耗高效分離技術(shù)發(fā)展。

C5餾分是石油裂解產(chǎn)物中的重要組成部分，包括異戊二烯、1-戊烯、順/反-2-戊烯和正己烷等多種組分，是高性能橡膠、醫(yī)藥中間體及精細(xì)化工生產(chǎn)的重要原料。然而，這些分子尺寸相近，沸點(diǎn)相差不足5°C，傳統(tǒng)精餾與萃取工藝往往需多級(jí)分離步驟，工藝復(fù)雜、能耗高。吸附分離技術(shù)是分離C5混合物的低能耗替代方案，但實(shí)現(xiàn)五組分逐級(jí)分離仍面臨篩分材料設(shè)計(jì)復(fù)雜、孔徑匹配難度大等困難。針對(duì)這些問題，該團(tuán)隊(duì)提出了一種基于大語言模型（LLMs）的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)篩選策略，自動(dòng)提取文獻(xiàn)中MOF結(jié)構(gòu)與吸附性能的關(guān)聯(lián)規(guī)律，構(gòu)建了首個(gè)基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的MOF“有效孔尺寸”數(shù)據(jù)庫，并據(jù)此篩選出ZIF-8、Co-FA、Co(pz-NH2)Ni和Co-gallate四種具有特異性篩分窗口的MOF材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ZIF-8能夠選擇性吸附除異戊二烯外的四種組分，實(shí)現(xiàn)異戊二烯高效純化。通過進(jìn)一步串聯(lián)吸附系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)了C5混合物中各組分的逐級(jí)分離，獲得高純度異戊二烯、1-戊烯、順-2-戊烯、反-2-戊烯和正己烷。這一工作不僅首次實(shí)現(xiàn)了C5烯烴的全體系分離，也展示了人工智能在材料篩選與過程優(yōu)化中的強(qiáng)大潛力，為復(fù)雜體系吸附分離提供了解決思路。

2. MOF穩(wěn)定性強(qiáng)化、綠色放大制備及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

同時(shí)，李建榮教授團(tuán)隊(duì)在MOF材料的穩(wěn)定性強(qiáng)化與綠色放大制備方面也取得了多項(xiàng)突破性進(jìn)展。盡管MOF在氣體吸附、催化及分離等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，但許多MOF在酸、堿及濕熱等苛刻環(huán)境中易發(fā)生配位鍵斷裂、結(jié)構(gòu)坍塌，長期制約其實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)這一瓶頸問題，提出“多因素協(xié)同穩(wěn)定性強(qiáng)化”策略：在分子尺度上，通過強(qiáng)化金屬-配體配位強(qiáng)度、構(gòu)筑多核金屬簇節(jié)點(diǎn)、引入剛性或疏水有機(jī)配體等手段，實(shí)現(xiàn)了MOF穩(wěn)定性的全面提升。相關(guān)研究不僅揭示了MOF穩(wěn)定性的內(nèi)在決定因素，也為高穩(wěn)定MOF理性設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。

迄今，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功構(gòu)筑了多個(gè)在極端化學(xué)條件下仍能保持完整結(jié)構(gòu)的MOF材料。例如，卟啉-吡唑配位框架PCN-601在飽和NaOH（≈20 mol L–1）水溶液中于室溫和100 °C均能維持結(jié)晶性與孔隙率，實(shí)現(xiàn)了極端堿性條件下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。與之互補(bǔ)，通過構(gòu)筑Cr(III)–羧酸強(qiáng)配位鍵與在孔道中引入高密度–SO3H位點(diǎn)的協(xié)同設(shè)計(jì)，所得BUT-8(Cr)A能夠在濃硫酸中保持結(jié)構(gòu)完整，在100% RH、80 °C條件下展現(xiàn)1.27 × 10–1 S cm–1的超高質(zhì)子電導(dǎo)率，體現(xiàn)出在強(qiáng)酸和高濕環(huán)境下穩(wěn)定且保持良好性能的特征。該研究將MOF的可用工況從溫和環(huán)境拓展至強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及高濕等極端條件，為其在化工生產(chǎn)、能源轉(zhuǎn)化與環(huán)境治理中的工程化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在綠色放大制備方面，該團(tuán)隊(duì)針對(duì)傳統(tǒng)合成普遍存在“有機(jī)溶劑依賴強(qiáng)、放大效率低、粒徑一致性差、時(shí)空產(chǎn)率低”等問題，系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)晶路徑與傳質(zhì)過程，建立了高效、綠色的MOF合成路線。通過調(diào)控晶核生成速率、控制反應(yīng)介質(zhì)性質(zhì)（改變?nèi)軇?、助劑、溫?濃度梯度）、強(qiáng)化“三傳”（動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞）過程，實(shí)現(xiàn)了若干MOF在水相中的可控結(jié)晶與規(guī)?；苽?。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)發(fā)展了“晶種”誘導(dǎo)結(jié)晶MOF水相高效綠色合成新方法。該方法添加母體MOF作為晶種，跳過高能壘結(jié)晶誘導(dǎo)期并避免形成多相雜質(zhì)，顯著提升結(jié)晶效率與相純度，實(shí)現(xiàn)了十余種重要MOF的水相綠色制備，同時(shí)大幅降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，顯著提升了時(shí)空產(chǎn)率。經(jīng)過大量嘗試，篩選創(chuàng)制低成本材料，并優(yōu)化調(diào)控合成路徑與工藝，實(shí)現(xiàn)了數(shù)種MOF的公斤級(jí)放大制備，實(shí)驗(yàn)室單批產(chǎn)量已突破十公斤，且多數(shù)反應(yīng)以水為溶劑，有效控制了成本。

也突破了多種MOF的成型造粒，發(fā)展并完善了相關(guān)工藝。對(duì)于空間有限或需要柔性器件的場景，該團(tuán)隊(duì)正在發(fā)展噴涂、浸涂、原位生長成膜、3D打印等相關(guān)工藝將MOF材料器件化。這些研究極大地推動(dòng)了MOF材料從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化應(yīng)用的進(jìn)程，促進(jìn)了“材料”到“產(chǎn)品”的跨越。

在上述研究的基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家企業(yè)共同推動(dòng)MOF的應(yīng)用。將一些可公斤級(jí)放大制備具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MOF材料應(yīng)用于汽車和室內(nèi)空氣中甲醛、苯的去除，及高純氣體的深度脫水，商業(yè)化產(chǎn)品已在市場銷售，綜合性能相比其他產(chǎn)品有顯著提升。

經(jīng)過十余載的持續(xù)探索，李建榮教授團(tuán)隊(duì)在材料創(chuàng)制、性能調(diào)控與應(yīng)用拓展方面形成了系統(tǒng)化研究體系，涵蓋從分子設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)筑到功能實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新路徑。同時(shí)，注重將基礎(chǔ)科學(xué)問題與工程應(yīng)用需求相結(jié)合，通過系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)—性能—工藝關(guān)聯(lián)研究，揭示了MOF材料在穩(wěn)定性、可加工性與功能集成方面的內(nèi)在規(guī)律。系列相關(guān)成果在國際權(quán)威期刊上發(fā)表，并獲得數(shù)十項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)，為MOF材料的產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)儲(chǔ)備。

此外，該團(tuán)隊(duì)近年來也開展了基于分子化學(xué)工程的化學(xué)儲(chǔ)能材料與AI賦能新材料創(chuàng)制研究。

3. 液流電池電解質(zhì)材料分子化學(xué)工程與技術(shù)

李建榮教授團(tuán)隊(duì)在系統(tǒng)開展MOF材料吸附與催化應(yīng)用提質(zhì)增效節(jié)能減污的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將研究領(lǐng)域拓展至電化學(xué)儲(chǔ)能與能量轉(zhuǎn)化新材料，構(gòu)建了貫通分子設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)調(diào)控與器件加工的創(chuàng)新鏈。對(duì)于水系有機(jī)液流電池（AORFB），團(tuán)隊(duì)針對(duì)電活性物質(zhì)能量密度有限、反應(yīng)可逆性差及體系穩(wěn)定性不足等關(guān)鍵科學(xué)問題，從分子化學(xué)工程角度出發(fā)，設(shè)計(jì)開發(fā)了多個(gè)系列的高溶解度、可調(diào)電位、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機(jī)電解質(zhì)分子。通過精確調(diào)控官能團(tuán)極性、水化能力、氫鍵作用、立體構(gòu)型與電子離域程度，實(shí)現(xiàn)了電解液在溶解度、黏度、電化學(xué)可逆性與化學(xué)穩(wěn)定性之間的平衡優(yōu)化，從而顯著提升了體系的能量密度與循環(huán)壽命。團(tuán)隊(duì)也結(jié)合高比表面積碳?xì)蛛姌O與高效電堆結(jié)構(gòu)優(yōu)化，構(gòu)建出兼具高效率、長壽命與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性的水系液流電池體系，為發(fā)展安全、環(huán)保且具成本競爭力的儲(chǔ)能技術(shù)提供了新的材料與工程化解決方案。 在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將MOF的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性與電化學(xué)可調(diào)性引入液流電池體系，探索其在界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)調(diào)控與儲(chǔ)能體系穩(wěn)定性提升中的作用。通過構(gòu)筑具有功能化孔道與活性位點(diǎn)的多孔電極結(jié)構(gòu)，促進(jìn)電子與離子高效傳輸，開發(fā)出基于MOF的靶向氧化還原體系，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)液流電池能量密度受限的不足。

在質(zhì)子傳導(dǎo)材料方面，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將柔性MOF引入質(zhì)子傳導(dǎo)體系，利用其有序且可設(shè)計(jì)的孔道結(jié)構(gòu)與可調(diào)酸性位點(diǎn)（如–SO?H、–COOH等）構(gòu)筑連續(xù)的質(zhì)子遷移網(wǎng)絡(luò)。通過在分子層面精準(zhǔn)調(diào)控框架結(jié)構(gòu)與配體功能性，在高濕環(huán)境下誘導(dǎo)形成穩(wěn)定的氫鍵傳導(dǎo)通路，并借助骨架柔性有效緩解結(jié)構(gòu)松弛對(duì)傳導(dǎo)通道的破壞，從而實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)、低活化能與優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的協(xié)同提升。該類材料在質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等能量轉(zhuǎn)化器件中可兼具高離子電導(dǎo)率、寬電化學(xué)窗口與良好可加工性等優(yōu)勢，為低溫高濕條件下的高效能量轉(zhuǎn)化提供了新的材料支撐與設(shè)計(jì)思路。

4. AI賦能新材料研究

在人工智能與材料科學(xué)的交叉領(lǐng)域，李建榮教授團(tuán)隊(duì)將機(jī)器學(xué)習(xí)與大語言模型（LLMs）研究從“通用”拓展至多孔材料、液流電池等“專業(yè)”體系，構(gòu)建了從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)到智能自動(dòng)化發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)新鏈。在材料高通量篩選方面，針對(duì)傳統(tǒng)“試錯(cuò)式”研究效率低、成本高的瓶頸，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)模型。通過結(jié)合反應(yīng)機(jī)理精心選擇特征描述符，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CO2環(huán)加成反應(yīng)催化劑的高通量篩選。在利用LLMs實(shí)現(xiàn)材料智能設(shè)計(jì)方面，團(tuán)隊(duì)通過LLMs從大量文獻(xiàn)中提取數(shù)據(jù)，構(gòu)建了“有效孔尺寸”（Effective Pore Size）數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)了C5烯烴混合物分離吸附劑的快速篩選與精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)。還創(chuàng)新性地將多智能體（Multi-Agent）系統(tǒng)引入材料研究，開發(fā)了集成化AI系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過模擬“管理團(tuán)隊(duì)”與“技術(shù)團(tuán)隊(duì)”的協(xié)同工作，能夠完成從科學(xué)問題分析、多目標(biāo)篩選（如CO2捕集與轉(zhuǎn)化耦合）到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的完整流程輔助科學(xué)研究。

此外，為應(yīng)對(duì)海量文獻(xiàn)中知識(shí)“非結(jié)構(gòu)化”的挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)將LLMs與知識(shí)圖譜技術(shù)深度融合，構(gòu)建了以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、知識(shí)整合與智能決策為核心的新材料研究范式。在這一體系下，海量文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠被高效結(jié)構(gòu)化并解析，強(qiáng)化了模型專業(yè)知識(shí)能力，有力支持了從材料設(shè)計(jì)、性能篩選到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的全流程智能化研究。相關(guān)成果顯示，晶態(tài)多孔材料領(lǐng)域的KG-FM問答系統(tǒng)準(zhǔn)確率高達(dá)91.67%，液流電池領(lǐng)域的Chat-RFB準(zhǔn)確率則達(dá)到94.9%，充分驗(yàn)證了該模型在不同材料研究中的高效性與可推廣性。研究實(shí)現(xiàn)了從信息獲取到知識(shí)發(fā)現(xiàn)再到智能化實(shí)驗(yàn)決策的閉環(huán)，為AI賦能新材料的研究提供了可復(fù)制、可拓展的創(chuàng)新路徑。

事跡和故事分享

科研是一場漫長的修行，而科研之路從不平坦——需要好奇心，也需要定力；需要耐心，也需要洞察力。

大道至簡——從復(fù)雜中尋找本質(zhì)。李建榮教授常對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)“大道至簡”，科學(xué)研究尤其如此。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，真正打動(dòng)人的成果往往不是依賴復(fù)雜裝置或繁復(fù)工藝，而是通過簡潔、精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)揭示事物的本質(zhì)。一個(gè)成功的實(shí)驗(yàn)，不在于操作步驟的多少，而在于是否抓住了關(guān)鍵變量、體現(xiàn)出清晰的邏輯和深刻的洞察。簡單意味著對(duì)體系的透徹理解，是去除冗余后的本真表達(dá)。大道至簡，化繁為簡的過程，正是科學(xué)從感性走向理性的過程。唯有從復(fù)雜中提煉出本質(zhì)，才能觸及科學(xué)最深的規(guī)律，展現(xiàn)科學(xué)研究的真正魅力。