科研方向
科研方向

 超重力化工过程强化

主要从事超重力环境下多相流传递与化学反应的研究,研究内容包括超重力场多相流特性、超重力场化学反应与分离过程和超重力场煤化工污染物控制。

首次以超重力化工单元操作和化学反应的概念为指导,系统开展理论和技术基础研究,涉及化工领域最为广泛,覆盖几乎所有的化工单元过程,70%属于超重力技术首次应用,出版了《超重力化工过程与技术》专著形成了系统的超重力技术的理论与实践体系;提出了撞击流-旋转填料床(IS-RPB过程强化的新机制,将超重力技术由强化气-液过程拓展至强化液-液过程,拓展了超重力技术研究的新领域,丰富了超重力技术的内容,做出了重大贡献,混合效果比搅拌混合工艺(CSTR)高出40倍,使得重要的化工操作如萃取、液膜分离和乳化等得以实现超重力操作,多项技术处于国际先进水平;注重超重力技术工程化研究开发,创新性成果突显出技术进步,技术水平在国内处于领先地位,工程化业绩处于榜首,推广应用于山西、山东、河北、河南、四川、新疆、甘肃、贵州、广西等地,达到了大幅度减小设备尺寸、简化流程、节省投资、降低能耗,减少投资费用和运行费用,提高经济效益,推进节能减排、实现资源化回收、减少环境污染,取得显著的经济效益、社会效益和环境效益。

 功能性精细化学品的构效关系与应用开发

开发了集高品质天然低酯果胶、高效金属缓蚀剂以及高比表面碳材料制备于一体的向日葵盘综合利用绿色生产工艺,并与企业进行合作开始产业化推广,有望年内建成500吨的生产规模;开展特种表面活性剂、高效阻燃剂、高效金属缓蚀剂、多功效木材改性剂等功能性化学品的开发应用,研究其作用机理。

 催化剂开发与绿色催化研究

开展炭基、活性氧化铝基、二氧化硅基、氧化钛基等规整载催化剂载体的研究,解决固定床分布不均匀和气阻大等问题;以煤基合成气、焦炉煤气、煤层气、天然气等C1原料,开展煤基醇醚燃料及其衍生物新能源新材料制备及应用的催化行为;开发了磁性钛硅分子筛,解决了悬浮态纳米催化剂的分离难题;研发了具有紫外光和可见光响应的磁性光催化剂,磁载复合光催化剂结构设计及其在重金属离子、污水处理方面的应用研究;开发了核壳中空结构纳米复合催化剂并研究了在二氧化碳光电驱动催化转化方面的应用;开发了石墨烯基复合材料,研究其在锂离子电池、超级电容器领域的应用。规整载催化剂载体和核壳中空结构纳米复合催化剂的工业化应用正在稳步推进。

应用密度泛函理论研究模型催化剂的电子结构、表面性质以及吸附分子的表面吸附活性位和吸附行为,研究了乙腈催化加氢生产乙胺反应机理、碳一化学相关反应机理研究以及甲醇下游产品聚甲氧基二甲醚的合成机理。

 功能高分子材料

主要从事功能高分子化学与物理的研究,研究系列高性能功能高分子化合物的合成技术,探索其微观结构与各种功能间的关系。在新型表面(离子)分子印迹和新型疏水缔合聚丙烯酰胺等化合物的制备技术方面,获得具有重大学术价值的创新性研究成果,发表SCI 论文近150 篇,其中二区以上高水平SCI 论文30 多篇。

 含能材料制造与应用技术

主要开展新型含能材料的设计、合成与应用,现有高能炸药的制造工艺革新,炸药的结晶及粒度分级,炸药制造过程的安全性研究等。先后完成了高能炸药RDX/HMX制造工艺改进、粒度分级,DNPMDNIMTNI等一系列新型低熔点熔铸载体的合成及工艺放大,HNSPYX等耐热炸药的绿色化制造工艺研究,RDX制造过程的热安全性研究,TNAZDNTFNQ的结晶过程研究等。其中HMX制造工艺改进项目已成功应用于某企业生产,每年为企业带来千万以上的经济效益。

 医药中间体与药物开发

针对医药中间体合成中收率较低等特点,采用微波等高效手段,合成了咔唑类、三苯胺系列衍生物等十多种医药中间体,提升了产品的质量和性能;采用表面引发接枝聚合的方法,设计制备了分离纯化中药有效成分的新型高效聚合物/硅胶杂化吸附材料。提出并建立了一种新型的表面分子印迹技术,并将其用于手性药物的拆分、中药有效成分的提取、靶向药物载体、血药浓度监测用荧光化学传感器等领域。借助多种固载方式,实现了多种仿生催化剂的固载化,并将其用于催化氧气氧化烃类化合物,制备各种药物中间体,减少环境污染、实现催化剂的有效回收利用、提高催化性能。本方向发表SCI论文近200篇,其中二区以上高水平SCI论文46篇。

 生物质资源开发与利用

以植物提取物为特色,以紫苏、麻风树等植物为研究对象,面向大健康产业、生物医药产业和功能农业三大领域,致力于充分挖掘地方资源,生物合成调控长链不饱和脂肪酸,分离纯化精油、黄酮、花青素、甾醇等天然活性成分,服务山西地方经济建设,并应用于保健食品、医药中间体、农药及化妆品等领域。