湘潭大学环境友好化学与应用教育部重点实验室

链接地址:

http://hjyh.xtu.edu.cn/

机构简介:

  “环境友好化学与应用”教育部重点实验室于2007年成立,2011年通过验收。实验室结合国家“绿色发展”战略和湖南省“环境友好型、资源节约型”两型社会建设的需要,以有重大应用背景的环境友好化学反应、新能源材料、危废资源回收与利用、绿色化工技术为主要研究对象,以环境友好与资源节约为主线,注重基础研究与应用研究相结合,通过多学科交叉培养学术团队和提升学术地位,为实现国家“绿色发展”和地方经济建设贡献力量。逐步形成了三个稳定的特色研究方向:(1)高效催化与原子经济反应;(2)新能源存储与转换材料;(3)化工过程模拟、强化与绿色技术。

  围绕“环境友好与资源节约”,实验室在上述研究方向上产生了较为突出的国内外影响力。在高效催化与原子经济反应研究领域实现了廉价过渡金属/无过渡金属参与的碳-氢键选择性功能化反应、多组分小分子选择性可控反应、高效光催化反应;制备了析氢性能优异的碳包覆TiO2纳米管复合光催化材料和电解水用双功能全非贵金属电极材料;发展了绿色微波催化技术。在新能源存储与转换材料领域发展了高性能的有机/聚合物光电功能材料,开发出了高迁移率的聚合物半导体材料;发展了锂离子电池富锂正极材料表面相结构和化学成分的同步调控方法,制备了高性能富锂正极材料;与湖南江冶机电等多家公司在废铅酸蓄电池资源综合利用方面紧密合作,建成了多条年处理15万吨铅膏预脱硫生产线,得到湖南省战略新型产业重大攻关项目的大力支持。开展了化工过程模拟、强化与绿色技术研究,在丙烯高温氯化混合反应器强化、酮肟水解反应-萃取耦合连续化生成羟胺盐和农药间歇反应过程生产连续化升级等研究领域取得了突破性进展和显著的社会效益。实验室每年发表高水平SCI论文80余篇,授权发明专利30余项。近五年出版专著和教材10部,获国防技术发明奖、湖南省自然科学奖等省部级奖励21项。

  近五年来实验室新增国家***1人,湖南省***计划1人,湖湘青年英才、省***、***等10余人。依托学科拥有化学、化学工程与技术、环境科学与工程三个一级学科博士点,建设了国家地方联合“化工过程模拟与强化”工程研究中心、“新型储能电池关键材料制备”国家地方联合工程实验室、“环境友好与资源高效利用化工新技术”湖南省2011协同创新中心、“先进光电与超分子功能材料”教育部创新团队、“XXXX与技术”国防特色学科等学科平台,化学、材料学和工程学ESI均进入全球大学与研究机构的前1%。

  实验室立足于国家“绿色发展”战略和湖南省“环境友好型、资源节约型”两型社会建设对发展环境友好化学的需要,以“环境友好与资源节约”为主线,紧密围绕高效催化与原子经济反应、新能源存储与转换材料、化工过程模拟强化与绿色技术三个特色研究方向,开展高效低污染的化学转化和清洁新能源材料研究,为实现国家“绿色发展”战略,解决资源、能源和环境危机贡献重要力量。

  (1)高效催化与原子经济反应:主要针对高效催化剂制备和有机小分子选择性反应开展研究,通过碳-氢键直接活化策略,实现了吲哚和其他芳香烃在廉价金属催化剂或者无过渡金属催化剂参与条件下的直接功能化反应;以廉价的单质硫和铵盐作为杂原子来源实现了多组分原料在无过渡金属催化剂参与条件下的选择性可控组装,为杂环光电功能材料的制备提供参考;制备了非贵金属/纳米材料杂化光催化剂,在太阳能驱动光解水产氢反应中显示出优异的性能;研发了系列用于微波反应的高效催化剂,实现了NO和H2S的直接分解新方法。

  (2)新能源存储与转换材料:针对有机/聚合物光电功能材料存在的性能和稳定性较差的问题,设计合成了新型高性能的有机/聚合物光电材料,开发出了高迁移率电子传输型聚合物半导体材料,成功制备了高迁移率、空气稳定的顶栅OFET器件,最高电子迁移率达到 8.5 cm2/Vs;围绕电池正极材料的结构、形貌和成分分布等方面进行设计,通过同步调控富锂正极材料表面的相结构和化学成分,开发了具有优异电化学性能的富锂正极材料;与湖南江冶机电科技股份等公司在废铅酸蓄电池资源综合利用方面紧密合作,建成了多条年处理15万吨铅膏预脱硫生产线,并在铅电池破碎、铅膏制备电源材料方面获得了大量自主知识产权成果。

  (3)化工过程模拟、强化与绿色技术:开展了丙烯高温氯化混合反应器强化关键技术攻关,通过构建跨尺度耦合方法,对反应器结构进行优化改造,开车时间从改造前的平均18天延长到了140天,每吨产品可以降低丙烯消耗约66公斤,获2017年湖南省科技进步二等奖;发展了酮肟水解反应-萃取耦合连续化生产羟胺盐的新方法,避免了使用强腐蚀性的硝酸,生产强度提高2-3倍,能耗降低30-50%;与中化集团湖北沙隆达股份有限公司合作,开展了农药间歇反应过程生产连续化升级研究,成功开发了精胺、乙酰甲胺磷的全过程连续化升级,一步法敌敌畏连续化。生产强度提高1-5倍,能耗降低10-50%,累计经济效益超过4.6亿元。

  实验室近五年内,取得的主要成果形式如下:

  论文:在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Green Chem.等国际权威学术期刊上发表SCI论文446篇、EI论文289篇。

  专著和教材:出版专著5部,出版教材5部。

  发明专利:授权美国专利2项、国家发明专利155项。

  获奖:获2015年湖南省自然科学二等奖(邓国军、肖福红、周旺)、2017年湖南省科技进步二等奖(韩路长等)、湖南省科技进步一等奖(杨军、刘跃军、张海良等)、第十届湖南省青年科技奖(邓国军)、首届湖南省优秀科技工作者(王先友)。各种省部级奖励共计21项,其中一等奖1项,二等奖5项。

  国家重大需求推动与地方经济建设贡献方面:化工行业创造了国家约六分之一的GDP,是国民经济支柱产业。实验室围绕“环境友好与资源节约”这一核心主题开展研究,目的是通过原始创新和技术优化实现化工生产的污染废物最小化、资源节约化;发展绿色能源材料,实现能源清洁化,为实现国家“绿色发展”和地方经济建设贡献力量。实验室近5年争取纵向和横向科研经费1亿余元,在基础研究和应用研究方面都取得了丰硕的成果。与企业通过紧密合作,在丙烯高温氯化生产技术优化、农药间歇反应过程生产连续化、废铅酸电池资源综合利用、复杂重金属废水深度处理等方面取得了较大的突破,社会经济效益显著。依托实验室建设了“环境友好与资源高效利用化工新技术”湖南省高校2011协同创新中心,成为了国内具有一定影响力的绿色化学科学研究、人才培养和成果转化的平台。