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纳米材料化工与能源化学

以可持续发展,绿色化学为理念,发展物质转化中原子重组、分子组装、宏观流动以及过程放大、能源领域应用的新技术、致力于利用多相反应与颗粒技术解决人类发展过程中新问题,特别是中国社会经济发展过程中的能源、材料与环境问题。研究领域集中在能源化工、多级纳米结构以及无机纳米材料批量制备与应用技术。所研究的方向包括:

1) 探索纳米尺度上催化新原理,利用纳米材料发展高效化工过程

纳米材料的特性体现了诸多特性。当材料特征尺寸到纳米或亚埃水平,其能带结构分裂,量子效应体现,从而为发展多相催化提供了理论技术。利用特异纳米材料的表面特殊电子结构、晶面效应、分子台阶等新特性,进而在新能源领域中呈现出优异的活性。利用纳米炭为平台,通过掺杂或接枝活性官能团、纳米颗粒,进而调变电子结构,发展新型脱绿色催化过程,满足新能源过程对于基础催化材料的需求。通过调变纳米材料的杂化,设计出多级结构的催化材料,并进一步利用纳米效应以及催化原理,通过催化材料的微纳结构调变,设计出高效多级催化材料。

2) 发展新型微纳复合结构的先进功能材料合成方法论

为发展新型能源以及催化材料,进一步深入一维碳纳米管为平台的基础设计,拓展多级复杂有序纳米材料合成方法论,并为发展电化学储能、热电储能、机械储能、以及多相催化提供化工材料平台。

3) 发展纳米反应器技术,开发高效能源转化与油气田开发新过程。

利用多级纳米材料为平台,发展基于物理限域高温热稳定好的新型催化剂。发展用于能源转化与油气田开发的新过程。

4) 开发用于储能的炭基复合材料,并探索其宏量制备技术。

炭基材料是当下制备高性能超级电容器、锂电池、燃料电池的关键。结合已有的碳纳米管批量制备技术,发展新型炭基纳米复合材料,拓展其在新能源,尤其是先进电池领域的应用。结合化工过程放大经验,发展先进能源材料宏量制备技术。

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