Carbon Neutralization 青年编委专访 | 天津工业大学 乔志华

个人简介

乔志华，教授、博士生导师，天津工业大学化学工程与技术学院/省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，国家级青年人才。长期致力于高通量MOF气体分离膜的设计与制备、MOF膜的大面积化和规模化制备及工程化等方面的研究。主持国家自然科学基金、科技部重点研发项目课题/子课题、河北省重点研发课题等多项课题。在Nature Materials、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition、Chemical Engineering Journal、Journal of Membrane Science等国际著名学术期刊发表论文50余篇，著作1部，授权国家专利8项。

课题组工作介绍

我们课题组依托天津工业大学先进分离膜材料全国重点实验室，长期围绕高通量MOF气体分离膜的设计、制备与放大这一核心方向开展工作。简单来说，我们的目标是让金属—有机骨架（MOF）这类具有优异孔道结构的材料，真正走出实验室，变成能够大面积制备、性能稳定、适用于工业气体分离的膜材料。

具体而言，课题组的工作贯穿了从膜材料设计开发、膜制备到膜组件研制和膜分离装置建立及优化的全链条。我们提出了“界面层极化诱导策略”，制备出45—150 nm范围内的超薄低晶态MOF膜；提出了“梯级成核—原位自修复”策略，制备出高性能MOF超薄膜和卷式膜组件，在分离中表现出优异性能。针对C4烃类分离这一技术难题，团队采用聚合物—沸石咪唑骨架材料（ZIF）的配位调控策略，创制出可协同优化孔道结构与加工性能的polyZIF分离膜。

我们尤其关注的一个核心问题是：如何让高性能MOF膜摆脱对支撑体的依赖，实现大面积制备。因为在工业应用中，膜的面积和规模化制备能力直接决定了它能否真正走向实际应用。

您认为您所在研究领域未来最主要的研究热点是什么？

我认为未来膜分离领域最核心的研究热点，将集中在以下几个方向：

第一，膜材料从“实验室性能”走向“工业可用”的跨越。 目前大量高性能MOF膜、COF膜的研究仍停留在小面积、实验室规模的验证阶段。如何实现大面积、连续化、低成本的膜制备，是领域内亟待突破的瓶颈。这涉及到膜材料本身的可加工性、成膜工艺的工程化，以及膜组件和分离装置的配套设计。

第二，“碳达峰、碳中和”目标驱动下的气体分离需求重构。CO2捕集与分离无疑是其中的重中之重，此外还包括H2纯化、CH4/N2分离等与能源结构转型密切相关的体系。这些实际应用场景对膜材料提出了更高要求——不仅要有高渗透性和高选择性，还要在高压、水蒸气、酸性气体等真实工况下保持稳定。

第三，智能化与数据驱动的膜材料研发。将高通量计算、机器学习与实验验证相结合，加速新型膜材料的筛选和优化，这一范式正在深刻改变膜材料的研究方式。

您们团队在Nature Materials期刊发表了“ZIF-62 glass foam self-supported membranes to address CH₄/N₂ separation”研究论文。您能否和大家分享这项工作的特色和灵感来源？

这项工作的特色在于，我们首次制备出MOF玻璃泡沫自支撑膜，实现了对CH₄/N₂体系的高效分离。传统的MOF玻璃膜虽然保留了结晶MOFs的超微孔结构，但其长程无序导致孔道不连续、气体渗透率偏低，限制了在难分离气体体系中的适用性。我们通过引入孔诱导剂，在MOF玻璃中构建了连续的中孔或大孔结构，但这些孔径远大于气体分子，本身不适合分离。我们做的关键突破，是在保留泡沫结构的前提下，精确调控孔道尺寸，使其恰好处于气体分子筛分所需的范围内，同时实现了自支撑，摆脱了对多孔支撑体的依赖。

灵感来源其实很朴素——我们发现，如果能在MOF玻璃中“造出”合适的孔道，让它既有足够的通量，又能精准筛分，那CH₄/N₂这个工业上很难分离的体系就有可能被攻克。为了做到这一点，我们做了大量的成膜条件和热处理工艺的优化。这项工作也让我们更加确信：MOF玻璃体系在工业气体分离领域具有巨大的潜力。

作为Carbon Neutralization青年编委，您对Carbon Neutralization 期刊的未来展望是什么？对该期刊进一步推动有关领域的发展有何愿景？

Carbon Neutralization期刊聚焦碳中和技术领域，这与我们膜分离研究的核心应用场景高度契合。膜分离技术在CO2捕集、H2纯化、低碳化工过程等碳中和关键环节中扮演着不可替代的角色。我期待期刊能够搭建起材料科学、化学工程、能源与环境等多学科交叉的交流平台，不仅关注新材料的基础研究突破，也重视面向实际应用的技术开发和工程放大工作。

作为青年编委，我希望为期刊贡献自己的力量：一是积极推动膜分离领域的高质量研究成果在Carbon Neutralization上发表，特别是那些面向碳中和实际需求的膜材料与膜过程研究；二是发挥青年编委的桥梁作用，促进膜科学领域学者与碳中和研究群体的交流与合作；三是参与期刊的审稿和学术活动组织，为期刊的学术质量把关。

您从事科研以来，事业一直在稳步发展，能否请您谈谈您是如何进行职业规划的呢？职业发展中最重要和最难忘的经历是什么呢？您觉得对您的职业影响最大的人是谁？

回顾我的科研道路，坦率地说，并没有一条从一开始就规划好的直线。2015年我在天津大学完成博士后研究后，于2018年加入天津工业大学膜技术研究院，此后在化学与化工学院、先进分离膜材料全国重点实验室从事研究和教学工作。从助理研究员到研究员，再到获得国家优秀青年科学基金资助，每一步都是踏实走出来的。

如果说有什么经验可以分享，我觉得最重要的是“选对方向，然后坚持深耕”。2018年底，我在Nature Materials上发表了一篇关于大面积超薄多孔膜制备的论文，这项工作针对的是超薄多孔膜难以大面积制备的科学难题，所制备膜的面积大于100 cm²，最薄分离层厚度不高于50 nm。这篇论文的发表为后续研究打开了局面，也让我更加坚定地聚焦于MOF膜的大面积制备这个方向。此后几年，团队在Nature Materials、Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition等期刊上持续产出高水平成果。

职业发展中最难忘的经历，可能不是某篇论文的发表，而是看到我们的MOF膜研究成果真正走向应用。目前，团队与中芯恒润环境科技（北京）有限公司就MOF气体分离膜的规模化制备与应用开展合作，力争突破MOF膜难以规模化制备的瓶颈，在国际上率先实现MOF膜的实际应用。这种从“书架”到“货架”的过程，比发表论文更让我感到科研的价值。

对我的职业影响最大的人，是仲崇立教授和王志教授。他们不仅在学术上给了我大量的指导和支持，更重要的是他让我理解了什么是“面向国家重大需求做科研”——要有家国情怀，要敢于挑战真正困难的问题。

您认为什么是科学工作者最重要的品质？您在选择研究生的时候有什么标准？您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议？

我认为科学工作者最重要的品质是“诚实”和“坚持”。诚实，是对实验数据的诚实，对科学结论的诚实，不夸大、不修饰。坚持，是在方向正确的前提下，能够耐得住寂寞，不轻易被短期结果的好坏所动摇。科研中绝大多数时间都在面对失败，没有坚持的品质很难走下去。

在选择研究生时，我看重的不是学生已经掌握了多少知识，而是对科研的好奇心和面对困难的态度。学生在本科阶段的知识储备是有差异的，但只要有强烈的求知欲和不怕试错的精神，这些差距是可以在研究生阶段弥补的。

在具体培养中，我坚持对每位学生一对一指导，手把手教学生如何发掘课题潜力，注重引导学生开拓视野和思路。在鼓励学生勇于尝试课题的同时，充分保障学生的科研条件。在生活上，我也愿意做学生的“好朋友”，和他们聊聊未来的职业选择——“是继续深造还是就业”“留津发展还是回乡反哺”——这些看起来与科研无关的问题，实际上对学生的成长同样重要。

对有志从事科学研究的青年学生，我的建议是：尽早找到自己真正感兴趣的方向，然后全力以赴。不要害怕失败，科研的本质就是在不断试错中逼近真相。同时，要学会主动沟通，导师和课题组的资源是有限的，但主动求助和讨论的机会是无限的。我经常跟学生说，无论是凌晨3点还是清晨5点，遇到科研问题随时可以找我，我一定会回复。这种及时的反馈和讨论，往往能帮助学生少走很多弯路。

科研工作之余，您如何平衡生活和工作？您最大的爱好是什么？

说实话，科研工作确实占据了我大部分时间，但我并不觉得这是一种“牺牲”。因为我对膜科学这个领域是真的感兴趣，探索未知本身就能带来乐趣。

如果要说如何平衡，我觉得关键是保持对生活的热情，不要让科研成为生活的全部。我最大的爱好是运动，跑步是我放松的主要方式。运动不仅能让身体保持好的状态，也能让大脑从紧张的科研节奏中暂时抽离出来，很多时候新的想法反而是在运动过程中冒出来的。

我也经常跟学生说：“只有先有好身体，才能做好科研。”这不是一句客套话。科研是一场长跑，不是短跑，保持健康的身体和稳定的心态，比一时的爆发更重要。

期刊介绍

发 展 历 程

2022年7月17日

期刊首刊发布仪式

2023年3月10日

期刊编委会在中国国际钠离子电池前沿技术与产业发展论坛期间举办

2023年3月11日

高级编委聘任仪式在中国国际钠离子电池前沿技术与产业发展论坛上举行

2023年5月

被国际知名学术期刊数据库DOAJ收录

2024年3月10日

助力第二届中国国际钠离子电池前沿技术与产业发展论坛

2024年4月16日

被ESCI数据库收录

2024年9月20日

助力2024纳米材料与器件创新发展大会

2024年11月16日

助力2024世界青年科学家峰会新能源技术论坛

2025年6月18日

获得首个影响因子=12

2025年7月18日

被EI数据库收录

2025年8月16日

被Scopus数据库收录

2025年8月21日

助力2025全省特种电池材料与技术重点实验室正式启动

2025年11月26日

2026年3月24日

入选新锐分区

2026年6月17日

2025影响因子=21.5

2026年7月25日

期刊编委会在2026年碳中和—能量存储与转化学术研讨会期间举办

2026年9月12日

入选世界一流科技期刊

Carbon Neutralization（《碳中和研究》期刊）是温州大学与Wiley共同出版的国际性跨学科开放获取期刊，立志成为综合性旗舰期刊。期刊于2022年创刊，名誉主编由澳大利亚新南威尔士大学Rose Amal院士担任，主编由温州大学校长赵敏教授和温州大学碳中和技术创新研究院院长侴术雷教授担任，编委会由来自11个国家和地区的28名国际知名专家学者组成，其中编委会19位编委入选2025年度全球“高被引科学家”。且期刊已被ESCI、Scopus、EI、CAS、DOAJ数据库收录，入选为世界一流科技期刊、中国科技期刊卓越行动计划二期高起点新刊、新锐分区、JCR分区Q1，并获得2025影响因子21.5。

Carbon Neutralization（《碳中和研究》期刊）重点关注碳利用、碳减排、清洁能源相关的基础研究及实际应用，旨在邀请各个领域的专家学者发表高质量、前瞻性的重要著作，为促进各领域科学家之间的合作提供一个独特的平台。

一审 |

谢棉棉

二审 |

鲍云锋

终审 |

侴术雷

在线投稿

wiley.atyponrex.com/journal/CNL2

期刊编辑部

carbon-neutralization@wzu.edu.cn.

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