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  绿色反应工程与工艺北京市重点实验室、清洁能源化工技术教育部工程研究中心以清洁能源化工技术开发为核心、集工艺与工程开发于一体,以多相流动、传递、反应过程研究为基础,面向国家重大需求,解决能源化工、材料化工的重大工艺、工程及产品问题。将科学研究、人才培养、技术创新及产业有机结合起来,重视工艺与工程相结合,近年来已有百余台自行设计的反应器投入运行。近5年发表SCI论文400余篇,授权专利70余项,培养了包括4名全国百篇优秀博士论文获得者及6名清华博士生特等奖在内的一大批优秀博硕士。

  实验室主要研究方向包括:多相流态化科学与工程、绿色催化与清洁能源化工、纳米材料与电化学储能和颗粒工程学等。

  多相流态化科学与工程

  研究多相流态化反应器流动行为的测量技术,理解反应器内复杂的流动、传递、反应多尺度耦合科学问题。发展构件技术,并从微观,介观,宏观尺度建立数学模型。基于多相湍流、格子Boltzmann方法和分子模拟对均相和多相体系进行理论研究,引入颗粒动力学理论、群体平衡模型和基元反应动力学等准确描述过程。研究反应器结构与放大,提出了气固并流下行床,循环浆态床,纳米聚团床,多层构件湍动流化床,转鼓流化床,盘管反应器等一系列新概念多相反应器。实现流化床在硝基苯加氢制苯胺、丙烯氨氧化,下行床重油催化裂化、甲醇制丙烯,甲醇制芳烃,天然气制乙炔等过程工程化。

  绿色催化与清洁能源化工

  研发了瞬态分析探针(TAP)技术,研究基元反应过程及分子在催化剂的扩散行为。发展了差热热重-质谱、催化剂或催化反应的原位红外、原位XRD,原位拉曼的快速表征技术。发展了连续微型流化床及加压循环流化床评价催化剂技术。将绿色化工理念与催化工艺相结合,开发了乙炔制氯乙烯的纳米金催化剂;开发了固体酸烷基化催化剂;开发了氯化氢制氯气的铜基催化剂。实现了离子液体负载型催化剂制备。将绿色催化与煤、天然气、生物燃料技术结合,实现废油脂制备生物柴油清洁工艺工业化;实现了合成气制备二甲醚及聚甲氧基二甲醇(柴油填加剂)工业化。实现了柴油加氢精制的浆态床新工艺。研究乙炔制备己二腈工业路线。

  纳米材料与电化学储能

  研究化学气相沉积过程碳纳米材料自组装规律、水热过程中无机纳米材料自组装规律。重视材料科学与化学工程科学的结合,研究放大制备的跨尺度化工技术,实现碳纳米管、碳纳米管/石墨烯杂化物,三维石墨烯,纳米碳酸钙、氧化锌纳米线,SAPO-34ZSM-5纳米晶及低维镁/铝无机氧化物晶须的批量制备技术。实现硅碳/石墨烯负极材料的流化床制备技术。实现碳纳米管导电浆料锂离子电池大规模商业应用。实现单壁碳纳米管、石墨烯及其杂化物在超级电容、锂硫电池关键材料应用。实现氮掺杂碳纳米材料在化学电池析氢、析氧过程优异性能。研究新一代高能量密度超级电容器与锂硫电池架构设计,研究金属锂枝晶的抑制策略,全面解决电极、电解液、隔膜、集流体的结构与性能提升。

  颗粒工程学

  研究颗粒结构和功能设计,制备和分散及复合技术。实现钛白粉无机包膜和有机修饰,石蜡包覆造粒和包膜控释、熔融造粒及颗粒流态化。研究工艺设计、过程优化、新型反应器及工程放大。研究微纳分子筛的流态化型颗粒成型规律与技术,研究微纳分子筛表面改性技术,实现在新型煤化工过程催化剂应用。研究碳纳米管与石墨烯的造纸技术,实现柔性、韧性与导电或透明等多功能协同。研究碳纳米材料无机功能吸附剂的复合成型、吸附剂造粒工艺,实现处理工业废水与废气的可逆吸附/脱附技术。研究碳纳米材料多级过滤膜的构筑。

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