實(shí)驗(yàn)室面向國(guó)家重大需求和國(guó)際學(xué)術(shù)前沿，以建設(shè)材料化學(xué)工程領(lǐng)域高水平的科學(xué)研究、人才培養(yǎng)和學(xué)術(shù)交流基地為目標(biāo)，圍繞“用化學(xué)工程的理論與方法指導(dǎo)材料制備與加工過(guò)程”、“發(fā)展以新材料為基礎(chǔ)的化工單元技術(shù)與理論”的學(xué)術(shù)思路，開(kāi)展創(chuàng)新性應(yīng)用基礎(chǔ)研究，致力于解決制約我國(guó)過(guò)程工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能源、資源和環(huán)境等瓶頸問(wèn)題，構(gòu)建化學(xué)工程與材料學(xué)科交叉研究的平臺(tái)。
研究方向一：材料結(jié)構(gòu)與傳遞現(xiàn)象
研究思路是通過(guò)分子模擬手段和必要的實(shí)驗(yàn)研究，在多尺度范圍內(nèi)揭示材料結(jié)構(gòu)、性能與制備的關(guān)系，并對(duì)過(guò)程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工的流程進(jìn)行模擬，構(gòu)建材料化學(xué)工程的理論基礎(chǔ)。在研究方向的選擇上，研究材料的分子設(shè)計(jì)，通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)研究揭示材料的結(jié)構(gòu)－性能關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)最終產(chǎn)品的性能要求裁剪、構(gòu)筑材料的分子結(jié)構(gòu)的目的；通過(guò)研究材料微結(jié)構(gòu)傳遞和反應(yīng)物質(zhì)與材料的相互作用規(guī)律以及這種作用規(guī)律與宏觀環(huán)境的變化關(guān)系，描述微結(jié)構(gòu)中的傳遞現(xiàn)象，建立材料的功能與微結(jié)構(gòu)的定量關(guān)系；通過(guò)對(duì)材料微觀/介觀尺度下存在的基本規(guī)律進(jìn)行研究，獲得材料制備和應(yīng)用過(guò)程中微觀/介觀層次的相結(jié)構(gòu)及演變過(guò)程和機(jī)理，從而提供材料技術(shù)應(yīng)用的理論依據(jù)，為新材料的制備與應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)；對(duì)材料制備及應(yīng)用中所涉及的與流體流動(dòng)相關(guān)的各種宏觀現(xiàn)象進(jìn)行計(jì)算流體力學(xué)模擬，為材料制備和應(yīng)用的工藝流程提供改造設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。擬開(kāi)展如下研究工作：
1）材料的分子設(shè)計(jì)研究
運(yùn)用分子模擬、分子組裝等技術(shù)開(kāi)展新材料分子及表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與構(gòu)筑研究，包括對(duì)微/納米材料、無(wú)機(jī)/有機(jī)聚合物基雜化材料等的分子及表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與構(gòu)筑，揭示材料結(jié)構(gòu)－性能的關(guān)系，為材料的制備與應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。主要包括研究微/納米材料可控制備新技術(shù)及相關(guān)科學(xué)基礎(chǔ)理論，從量子、化學(xué)熱力學(xué)及結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的角度，研究納米材料的形成機(jī)理及微結(jié)構(gòu)控制規(guī)律，建立材料制備加工過(guò)程－材料形態(tài)結(jié)構(gòu)－材料應(yīng)用性能之間的關(guān)系；研究微/納米材料的表面修飾與構(gòu)筑即微/納米粒子的表面改性、微/納米粒子表面與表面改性劑相互作用，改善微/納米粒子表面的可潤(rùn)濕性，增強(qiáng)微/納米粒子在介質(zhì)中的分散性和相容性，特別研究具有超親水、超疏水表面的微/納米材料及其具有功能化生長(zhǎng)的功能化微/納米材料；針對(duì)有機(jī)－無(wú)機(jī)雜化材料制備與加工，研究無(wú)機(jī)材料表面改性機(jī)理及表面結(jié)構(gòu)控制，以及與有機(jī)單體原位聚合、雜化過(guò)程機(jī)理，通過(guò)無(wú)機(jī)材料的表面設(shè)計(jì)和表面處理控制無(wú)機(jī)/聚合物復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)和行為，得到多種性能優(yōu)良的多元多尺度復(fù)合材料，提高納米雜化復(fù)合高分子材料的加工性能，探索其特異的光電等特異性能。
2）材料界面分子傳遞現(xiàn)象研究
通過(guò)分子模擬技術(shù)、密度泛函理論、逾滲理論等手段，研究材料微結(jié)構(gòu)傳遞和反應(yīng)的物質(zhì)與材料的相互作用規(guī)律、以及這種作用規(guī)律與宏觀環(huán)境的變化關(guān)系，描述微結(jié)構(gòu)中的傳遞行為，建立材料功能與微結(jié)構(gòu)的定量關(guān)系，實(shí)現(xiàn)面向應(yīng)用需求來(lái)設(shè)計(jì)材料微結(jié)構(gòu)的目標(biāo)。主要包括通過(guò)分子模擬從分子層面來(lái)研究材料化學(xué)工程，如膜科學(xué)、介孔材料、燃料電池產(chǎn)氫等的共性科學(xué)問(wèn)題，包括流體在非均一表面和受限條件下的結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)性質(zhì)，探索微傳遞與微擴(kuò)散機(jī)理并建立相應(yīng)的熱力學(xué)模型；研究納米尺度多孔材料中的受限行為的研究，多孔材料包括：碳材料（活性炭），分子篩，多孔硅膠，納米管，以及l(fā)ow-k和High-k多孔微電子介電材料等，研究流體物質(zhì)與固體表面的相互作用，以及基于分子模擬研究流體混合物在多孔膜中的擴(kuò)散和滲透，為建立表觀理論模型和設(shè)計(jì)新型功能性材料提供機(jī)理上的指導(dǎo)；將材料學(xué)的理論與方法引入經(jīng)典的傳質(zhì)理論中，構(gòu)建膜過(guò)程傳質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，建立多孔陶瓷膜的分離性能與其微結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系模型，建立膜面濾餅形成的動(dòng)力學(xué)模型，描述膜分離機(jī)理，實(shí)現(xiàn)面向應(yīng)用過(guò)程的膜材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。
3）材料的多尺度模擬及耦合研究
由于材料微結(jié)構(gòu)及其演化在空間和時(shí)間分布范圍很大，需要采用不同尺度下的模擬以獲得材料性能的完整表征和正確預(yù)測(cè)。通過(guò)采用量化計(jì)算、分子模擬以及介觀模擬等方法，對(duì)材料微觀/介觀尺度下存在的基本規(guī)律進(jìn)行研究，揭示材料制備和應(yīng)用過(guò)程中微觀/介觀層次的相結(jié)構(gòu)及演變過(guò)程和機(jī)理，獲得材料在宏觀上體現(xiàn)的性能，從而提供材料技術(shù)應(yīng)用的理論依據(jù)，為新材料的制備與應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。同時(shí)，針對(duì)材料制備及應(yīng)用過(guò)程中所涉及的化學(xué)工程“三傳一反”各種宏觀現(xiàn)象進(jìn)行CFD（計(jì)算流體力學(xué)）模擬，為材料制備和應(yīng)用的工藝流程的改造或創(chuàng)新設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。主要包括基于分子模擬研究大尺度分子在不同溶劑中的相行為和自組裝，并在統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基礎(chǔ)上建立描述聚合物和表面活性劑相行為的狀態(tài)方程，研究溶質(zhì)的存在對(duì)表面活性劑相行為和的影響，以及溶質(zhì)在膠束條件下的傳遞行為和動(dòng)力學(xué)行為；以CFD技術(shù)的理論模型和各種工程應(yīng)用為研究對(duì)象，理論模型的研究?jī)?nèi)容主要是指除CFD技術(shù)自帶一些通用模型之外的可以運(yùn)用于特殊使用場(chǎng)合的物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)模型，如各類反應(yīng)模型、氣泡流模型、流化床模型、特殊的傳熱模型等。應(yīng)用研究主要是針對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料行業(yè)的燃燒系統(tǒng)（如水泥回轉(zhuǎn)窯、碳酸鍶、碳酸鋇、鉻鹽煅、磁粉、玻璃、陶瓷窯爐能的優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化操作、節(jié)能降耗等；及石油化工加熱爐－油氣混燒、重整與催化劑再生等過(guò)程自動(dòng)化控制和最最優(yōu)調(diào)節(jié)與操作等。高分子聚合反應(yīng)器中聚合速率、粘性特性及反應(yīng)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
研究方向二：材料制備的化學(xué)工程方法
基本研究思路是利用化學(xué)工程學(xué)科的理論及方法指導(dǎo)材料的設(shè)計(jì)與制備，通過(guò)對(duì)材料生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的化學(xué)工程研究，同時(shí)發(fā)展若干重要新材料的設(shè)計(jì)與制備方法，奠定新材料產(chǎn)業(yè)形成的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。在研究方向的選擇上，依據(jù)國(guó)家重大需求和本實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)研究方向，重點(diǎn)發(fā)展生物基高分子材料制備技術(shù)，以緩解大宗原材料和重要化學(xué)品生產(chǎn)對(duì)礦石資源的高度依賴；重點(diǎn)發(fā)展水泥生產(chǎn)的綠色制備技術(shù)，提供其循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理論基礎(chǔ)；建立面向應(yīng)用過(guò)程的無(wú)機(jī)膜材料設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)膜材料的功能－結(jié)構(gòu)－制備關(guān)系的理論研究，揭示宏觀使用性能與材料微結(jié)構(gòu)的定量關(guān)系以及材料的微結(jié)構(gòu)形成機(jī)理與控制規(guī)律，從而建立面向應(yīng)用過(guò)程的陶瓷膜材料設(shè)計(jì)與制備的理論框架。擬開(kāi)展如下研究工作：
1）生物基材料研究
以國(guó)家石油替代戰(zhàn)略目標(biāo)為導(dǎo)向，研究生物質(zhì)為原料的大宗高分子基礎(chǔ)原材料的制備技術(shù)，緩解材料工業(yè)對(duì)礦石資源過(guò)分依賴的局面。用生物化學(xué)的理論揭示生物高分子及單體的合成機(jī)理、生物高分子性能和工藝參數(shù)控制的關(guān)系。用現(xiàn)代化學(xué)工程手段，解決生物材料制備過(guò)程中的若干關(guān)鍵問(wèn)題，使我國(guó)的生物基材料制備技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。主要包括：生物催化劑篩選和改造，面向生物材料單體和高聚物制備所需，開(kāi)展微生物或酶發(fā)現(xiàn)的理論和方法學(xué)研究，建立和完善生物催化劑的改造方法學(xué)，搭建離子束、激光、化學(xué)誘變劑常用誘變技術(shù)平臺(tái)，能夠在更快時(shí)間內(nèi)，開(kāi)發(fā)出性能更好、更經(jīng)濟(jì)的適用生物材料制備的微生物菌種。建立合理分子設(shè)計(jì)，定向進(jìn)化改良微生物的方法，在離子束生物技術(shù)與分子生物學(xué)結(jié)合改造微生物方面形成特色，在變種庫(kù)構(gòu)建和高通量篩選方法上實(shí)現(xiàn)突破。圍繞幾個(gè)大宗聚合物單體制備所需，開(kāi)展微生物菌種篩選和改造研究，包括聚乳酸單體L-和D-乳酸；被譽(yù)為“21世紀(jì)大型纖維”P(pán)TT生產(chǎn)的關(guān)鍵單體1,3-丙二醇；聚氨基酸單體L-和D-氨基酸，如L-精氨酸，L-丙氨酸及丙酸生產(chǎn)菌種研究。篩選和改造適用于制備聚谷氨酸、聚賴氨酸等聚酰胺類生物高分子和威蘭膠多糖類高分子用的生物催化劑；生物高分子材料的生物催化過(guò)程：研究生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)單體和高聚物的代謝機(jī)理，以生物高分子聚谷氨酸合成代謝途徑為研究對(duì)象，應(yīng)用近年來(lái)研究相當(dāng)活躍的同位素示蹤分析和代謝工程理論和技術(shù)，分析生物代謝途徑和網(wǎng)絡(luò)，闡明生物聚合的關(guān)鍵酶和限速步驟，在此基礎(chǔ)上采用分子生物學(xué)手段強(qiáng)化代謝中心流，敲除副產(chǎn)物代謝旁路，使微生物菌種朝著聚谷氨酸合成的方向進(jìn)行代謝，達(dá)到超量合成聚谷氨酸的目的。研究單體和高聚物的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中調(diào)控和優(yōu)化問(wèn)題。擬重點(diǎn)研究丁二酸的高密度發(fā)酵，放大生產(chǎn)的影響因素，探索生物路線生產(chǎn)丙酸的技術(shù)。研究細(xì)胞的固定化技術(shù)以提高丙酸生產(chǎn)菌種的穩(wěn)定性和催化活力，綜合考慮副產(chǎn)物維生素B12的聯(lián)產(chǎn)和回收問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)丙酸生產(chǎn)過(guò)程的利益最大化，并設(shè)計(jì)反應(yīng)與分離耦合裝置，實(shí)現(xiàn)丙酸的連續(xù)生產(chǎn)；生物高分子材料的催化合成：生物基平臺(tái)化合物脫水催化工程的應(yīng)用技術(shù)研究，以生物乙烯及生物基丙烯酸為研究體系，探索以生物發(fā)酵得到的生物小分子為原料，通過(guò)化學(xué)法脫水制得大宗化學(xué)品，提高催化劑反應(yīng)選擇性及使用壽命，并通過(guò)一系列表征手段探索其改性及反應(yīng)機(jī)理；建立完整的工業(yè)催化劑性能評(píng)價(jià)體系，并進(jìn)行生物發(fā)酵過(guò)程與催化脫水工藝過(guò)程耦合一體化研究，建立中試規(guī)模工藝和裝備，進(jìn)而完成對(duì)該工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)價(jià)，為工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)提供工業(yè)化裝備的設(shè)計(jì)、制造和優(yōu)化技術(shù)。
2）無(wú)機(jī)膜材料研究
我國(guó)過(guò)程工業(yè)中，資源利用率低、能源消耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題大都與分離過(guò)程中的高能耗和低效率有密切關(guān)系，而無(wú)機(jī)膜材料是解決分離過(guò)程中這些問(wèn)題的有效途徑之一。對(duì)無(wú)機(jī)膜材料的設(shè)計(jì)、制備與應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)的研究，在理論上建立面向應(yīng)用過(guò)程的膜材料設(shè)計(jì)與制備的理論框架，在方法上建立我國(guó)膜材料的設(shè)計(jì)技術(shù)平臺(tái)和指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，在技術(shù)上解決若干對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重要影響的特種膜材料的微結(jié)構(gòu)控制和膜形成的關(guān)鍵問(wèn)題，使得我國(guó)無(wú)機(jī)膜材料制備技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平，為我國(guó)無(wú)機(jī)膜領(lǐng)域的跨越式發(fā)展和在國(guó)家重大工程中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。主要包括多孔陶瓷膜制備方法與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系研究，建立粒子堆積孔徑及孔隙率與原料粒子粒徑分布之間的關(guān)系方程，在理論上揭示膜形成過(guò)程中孔道的空間結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，對(duì)膜在多孔載體上熱處理過(guò)程中顆粒的一維受限變化行為與燒結(jié)制度間的關(guān)系進(jìn)行研究，建立多孔載體上薄膜熱處理過(guò)程中“一維受限燒結(jié)機(jī)理”，對(duì)多孔陶瓷膜中物質(zhì)傳遞機(jī)理和流體力學(xué)進(jìn)行研究，研究設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加合理的大型陶瓷膜元件，基于摻雜理論，從材料學(xué)角度對(duì)膜表面性質(zhì)進(jìn)行剖析，研究摻雜對(duì)膜材料微結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)的影響，關(guān)聯(lián)膜材料微結(jié)構(gòu)及表面性質(zhì)與摻雜控制條件的關(guān)系，從而獲得高性能的陶瓷膜材料；致密金屬膜的設(shè)計(jì)制備與氫氣分離集成過(guò)程研究，在前期光催化沉積制備鈀膜的專利技術(shù)基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)新型超薄金屬合金膜制備方法，通過(guò)光催化沉積制備完整致密的金屬透氫膜，研究超薄化金屬膜的耐久性；混合導(dǎo)體膜材料的設(shè)計(jì)、制備及應(yīng)用，研制新的高氧通量、高穩(wěn)定性的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的透氧膜材料、繼續(xù)開(kāi)展將CO2熱分解和CH4部分氧化制合成氣耦合在一個(gè)致密透氧膜反應(yīng)器中的膜反應(yīng)過(guò)程，研究反應(yīng)過(guò)程中膜材料結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律，研制高效、穩(wěn)定的二氧化碳分解催化劑、制備支撐體和膜層不同種材料的片式/管式擔(dān)載型混合導(dǎo)體透氧膜，并建立擔(dān)載型致密透氧膜透氧機(jī)理的數(shù)學(xué)模型、制備中空纖維混合導(dǎo)體致密透氧膜，建立CH4部分氧化制合成氣的膜反應(yīng)器樣機(jī)、研究膜反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和管式膜反應(yīng)器的高溫密封材料和技術(shù)；有機(jī)/陶瓷復(fù)合膜的設(shè)計(jì)、制備及應(yīng)用，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)高性能復(fù)合PDMS/陶瓷透醇膜材料及有機(jī)/陶瓷復(fù)合透水膜，突破復(fù)合膜放大制備技術(shù)及膜元件、組件以及成套裝置工程化放大過(guò)程中的若干關(guān)鍵問(wèn)題，預(yù)期形成規(guī)模化制備改性PDMS/陶瓷透醇膜的制備技術(shù)、滲透汽化膜組件的工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)，以及與膜組件相匹配的成套裝備，建立透水、透醇膜一體化測(cè)試平臺(tái)；分子篩膜的制備及其在有機(jī)物混合體系中的分離研究，研究支撐體制備技術(shù)，分析多孔支撐體微觀結(jié)構(gòu)對(duì)分子篩晶體成長(zhǎng)的影響，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類的膜進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的支撐體設(shè)計(jì)與制備；研究分子篩晶體生長(zhǎng)機(jī)理，建立分子篩膜晶體成長(zhǎng)過(guò)程與制備控制參數(shù)之間的關(guān)系；重點(diǎn)研究NaA型分子篩膜的規(guī)模制備，并以乙醇/水體系為重點(diǎn)，進(jìn)行NaA分子篩膜滲透汽化工業(yè)裝置的研制，達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的水平。
3）膠凝材料研究
針對(duì)我國(guó)水泥生產(chǎn)資源消耗量大但有效利用率低下問(wèn)題，本方向吸納化學(xué)工程理論，通過(guò)對(duì)水泥制備中機(jī)理問(wèn)題及熟料體系研究，突破傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥熟料礦相體系，提高水泥熟料膠凝性，改善傳統(tǒng)水泥制造工藝。本方向的研究可以在我國(guó)建立強(qiáng)度與耐久性兼優(yōu)的高性能水泥材料新體系，實(shí)現(xiàn)水泥和水泥基材料的高性能化和生態(tài)化。主要包括對(duì)高C3S熟料的C3S最佳含量、礦物相匹配和摻雜物質(zhì)的作用進(jìn)行研究，制備出高C3S熟料。研究摻雜C3S調(diào)制結(jié)構(gòu)，建立與水化活性的關(guān)系；研究高C3S熟料、表面活化的天然輔助性膠凝材料和石膏的優(yōu)化復(fù)合來(lái)制備高性能水泥，并得到轉(zhuǎn)化應(yīng)用；基于水泥低水灰比的實(shí)際應(yīng)用和高性能化來(lái)開(kāi)展水泥漿體的組成和結(jié)構(gòu)研究，建立水泥漿體結(jié)構(gòu)模型；針對(duì)有害離子侵蝕環(huán)境和堿集料反應(yīng)典型工程應(yīng)用開(kāi)展高性能水泥基材料耐久機(jī)理研究，建立壽命預(yù)測(cè)模型，提出高耐久水泥基材料的設(shè)計(jì)原理。
研究方向三：材料的化學(xué)工程應(yīng)用基本研究
思路是緊密圍繞國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，面向緩解過(guò)程工業(yè)的資源、能源和環(huán)境瓶頸問(wèn)題的重大需求，以開(kāi)發(fā)的新型材料為基礎(chǔ)，研究新型分離技術(shù)、新反應(yīng)技術(shù)以及過(guò)程集成技術(shù)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重大影響的標(biāo)志性成果，實(shí)現(xiàn)理論研究對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的直接貢獻(xiàn)。在方向選擇上，圍繞節(jié)能減排的具體目標(biāo)，重點(diǎn)發(fā)展以膜材料、吸附等新材料為基礎(chǔ)的新型分離技術(shù)；以生物材料、膜材料、催化材料等新材料為基礎(chǔ)的新型反應(yīng)技術(shù)；以新材料為基礎(chǔ)的過(guò)程集成技術(shù)及相關(guān)的基礎(chǔ)研究，主要集中在反應(yīng)－膜分離耦合、膜催化反應(yīng)器、微化工反應(yīng)過(guò)程等集成技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。擬開(kāi)展如下研究工作：
1）基于材料的分離過(guò)程研究
發(fā)展以新材料為基礎(chǔ)的新型分離技術(shù)，具有節(jié)約能源的特征。本實(shí)驗(yàn)室以新材料如膜材料、新型吸附材料等為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新型分離技術(shù)，如膜分離、吸附分離等，在分離過(guò)程中一般不產(chǎn)生相的變化，因此具有節(jié)約能源的特征，發(fā)展十分迅速，成為分離領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。主要包括基于膜材料，開(kāi)展膜法污水處理技術(shù)研究及工程應(yīng)用研究，在鋼鐵等行業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，重點(diǎn)研究污水中污染物成分對(duì)膜和膜污染過(guò)程的影響及機(jī)理、膜的有機(jī)和生物污染模型的建立、性能優(yōu)越的新型分離膜材料（尤其是抗污染膜）的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、新型膜組件的開(kāi)發(fā)、膜組件清洗技術(shù)開(kāi)發(fā)等；提出采用透醇膜滲透汽化過(guò)程與乙醇發(fā)酵過(guò)程相耦合的膜生物反應(yīng)器集成過(guò)程，并與透水膜滲透汽化流程相結(jié)合，形成連續(xù)制備無(wú)水乙醇的新工藝；膜分離技術(shù)與生物質(zhì)衍生物水相重整制氫耦合研究，開(kāi)發(fā)出小型生物質(zhì)制氫裝置，推動(dòng)氫能源的普及應(yīng)用，并有針對(duì)性地對(duì)膜法氫分離金屬膜材料和制氫與膜分離集成過(guò)程展開(kāi)研究，在膜組件裝配、高溫密封技術(shù)、制氫與膜分離集成方式以及操作工藝等對(duì)分離效率及膜的穩(wěn)定性影響等方面開(kāi)展工作，為透氫金屬膜的評(píng)價(jià)和使用提供測(cè)試分析平臺(tái)，為氫能源的工業(yè)化應(yīng)用提供技術(shù)和理論基礎(chǔ)；基于新型吸附材料，對(duì)吸附分離過(guò)程進(jìn)行研究，進(jìn)一步探明多孔吸附材料微結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)對(duì)吸附性能影響規(guī)律，針對(duì)常規(guī)吸附劑無(wú)法分離的體系，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)性能國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先的新型吸附劑和吸附過(guò)程并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，為氣體能源儲(chǔ)存、大氣污染治理等提供技術(shù)支撐；面向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提升氣體凈化技術(shù)水平，推廣應(yīng)用新型吸附分離過(guò)程，推動(dòng)吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用。
2）基于材料的反應(yīng)過(guò)程研究
以新材料為基礎(chǔ)的反應(yīng)技術(shù)正在改變著化工與石油化工的面貌，發(fā)展以新材料為基礎(chǔ)的反應(yīng)技術(shù)，具有綠色、高效等特征。本實(shí)驗(yàn)室以新材料如生物材料、膜材料、催化材料等為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新型反應(yīng)技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的反應(yīng)過(guò)程的技術(shù)進(jìn)步具有重要的促進(jìn)作用。主要包括基于生物材料的反應(yīng)過(guò)程研究，開(kāi)展丙交酯的開(kāi)環(huán)聚合研究，設(shè)計(jì)并合成新型開(kāi)環(huán)聚合引發(fā)劑/催化劑，研究引發(fā)劑的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，以期獲得高效引發(fā)劑，在較短時(shí)間完成丙交酯聚合并達(dá)到較高分子量，用一步聚合代替現(xiàn)有的兩步法聚合；以發(fā)酵得到的丁二酸為原料，開(kāi)展生物可降解材料PBS及其共聚、共混材料的合成研究；基于環(huán)境友好催化材料的催化反應(yīng)過(guò)程研究，通過(guò)分析催化過(guò)程對(duì)催化材料的結(jié)構(gòu)和組成的要求，研究基于新催化劑的催化過(guò)程研究。重點(diǎn)研究ZSM-5、MCM-22等沸石分子篩催化材料以及以其為活性組分的催化劑，SBA-15等介孔分子篩為載體的催化劑，雜多酸為活性組分的催化劑等；并研究以甲苯擇形歧化為代表的擇形催化過(guò)程，以苯的羥基化為代表的芳烴定向氧化過(guò)程，以酯化和縮合反應(yīng)為代表的精細(xì)化工過(guò)程等；研究可用于清潔燃油生產(chǎn)、化學(xué)品綠色合成的固體強(qiáng)酸催化材料催化應(yīng)用研究、固體強(qiáng)酸催化烷烴臨氫異構(gòu)化技術(shù)的中試研究；基于膜材料，研究固體氧化物燃料電池及新型動(dòng)力電池，通過(guò)新材料的開(kāi)發(fā)制備及基礎(chǔ)研究，實(shí)現(xiàn)以直接碳?xì)浠衔餅槿剂系牡蜏毓腆w氧化物燃料電池技術(shù)，千瓦級(jí)的管式燃料電池技術(shù)；前端聚合反應(yīng)工程，研究?jī)?nèi)容包括前端聚合反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)、化工傳遞過(guò)程規(guī)律。特別研究反應(yīng)熱量的產(chǎn)生和傳遞等因素及分歧參數(shù)對(duì)聚合物前端運(yùn)動(dòng)形式的影響，找出熱傳遞和對(duì)流傳導(dǎo)對(duì)前端不穩(wěn)定性影響的關(guān)鍵因素以及影響前端聚合反應(yīng)工藝的諸因素，建立其動(dòng)力學(xué)方程。
3）基于材料的反應(yīng)分離耦合過(guò)程研究
開(kāi)展以新材料為基礎(chǔ)的過(guò)程集成技術(shù)及相關(guān)的基礎(chǔ)研究，可以提高生產(chǎn)效率，使單位產(chǎn)品能耗更低、資源利用率更高、“三廢”更少。本實(shí)驗(yàn)室主要通過(guò)對(duì)反應(yīng)－膜分離耦合、膜催化反應(yīng)器、微化工反應(yīng)過(guò)程等集成技術(shù)的研究，形成特色與優(yōu)勢(shì)研究方向，服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。主要包括反應(yīng)－膜分離耦合過(guò)程，以提高傳統(tǒng)反應(yīng)過(guò)程的資源利用率為目標(biāo)，開(kāi)展反應(yīng)－膜分離耦合過(guò)程的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，主要研究?jī)?nèi)容是反應(yīng)過(guò)程與膜分離過(guò)程的匹配關(guān)系、耦合過(guò)程的流體力學(xué)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、耦合過(guò)程的模型化、耦合過(guò)程中膜結(jié)構(gòu)演變規(guī)律以及膜污染與再生、耦合過(guò)程中膜組件的大型化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)以及在線清洗技術(shù)，預(yù)期形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的反應(yīng)－膜分離耦合技術(shù)，建立萬(wàn)噸級(jí)的反應(yīng)－膜分離耦合示范裝置；微反應(yīng)過(guò)程研究，利用新型的微反應(yīng)器開(kāi)發(fā)新的納米顆粒合成與反應(yīng)過(guò)程新工藝，特別是針對(duì)強(qiáng)吸熱和防熱反應(yīng)、兩相互不相溶體系、傳質(zhì)控制的反應(yīng)等開(kāi)展研究工作，以期開(kāi)發(fā)新的快速安全高效的微反應(yīng)過(guò)程，以新型的節(jié)段流形式連續(xù)合成納米無(wú)機(jī)材料和沸石分子篩，達(dá)到連續(xù)快速尺寸可控的納米材料合成新技術(shù)。

標(biāo)簽：化學(xué)工程南京工業(yè)大學(xué)