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刘昌俊教授课题组
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  • 所属院系:化工学院
  • 所属专业: 化学工艺
  • 邮箱 : 966079@tju.edu.cn
  • 工作电话 : -

先进纳米技术中心简介

Team Introduction

天津大学化工学院先进纳米技术中心简介

       

        天津大学化工学院先进纳米技术中心是在原天津大学-ABB等离子体温室气体化学实验室基础上发展起来的。1999年瑞士ABB公司与天津大学签订合作协议,成立天津大学-ABB等离子体温室气体化学实验室,刘昌俊教授任实验室主任。2004年,ABB公司业务变更,天津大学-ABB等离子体温室气体化学实验室转由天津大学自行运行。2008年实验室改名天津大学化工学院先进纳米技术中心。

        中心围绕甲烷催化转化、CO2催化加氢、清洁能源材料、等离子体纳米技术、生物纳米材料等方向开展研究工作。在国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金、教育部、中石化、中石油、天津市科委、大连化物所、山西煤化所、科技部、北京低碳清洁能源研究所等支持下,中心在上述研究方向取得系列创新研究成果,特别在二氧化碳转化催化剂、冷等离子体影响晶体成核与生长及晶相控制、冷等离子体催化剂制备技术、电子还原制备纳米材料、多肽自组装、3D打印技术应用等方面取得的创新研究成果得到国内外同行广泛引用。电子还原技术已经在热敏材料(如超大比表面积炭材料、多肽、COF、棉织物等)负载金属催化剂、光热转化材料、电催化剂、光催化剂等制备上获得广泛应用。美国密歇根大学Ralph Yang院士已经引进采用这一电子还原技术制备高性能储氢材料。3D打印研究方面,已经开发出用于打印制作可控孔径的多孔炭材料打印母料。

       中心与南开大学、北京化工大学、南京工业大学、浙江工业大学、美国南伊利诺伊大学、霍普金斯大学、哥伦比亚大学、密歇根大学、纽约州立大学宾汉顿分校、俄克拉荷马大学、佐治亚理工学院、华盛顿州立大学、德州农机大学Commence分析、丹麦奥胡斯大学、德国莱比锡大学、英国利物浦大学、比利时安特卫普大学、韩国浦项科技大学、仁荷大学、新加坡南洋理工大学、日本东京工业大学、鸟取大学、意大利巴里大学、美国太平洋西北国家实验室、布鲁克海文国家实验室等开展了广泛合作。与奥胡斯大学和霍普金斯大学的合作也已发展出具原创性的多肽金属催化剂体系。与美国南伊利诺伊大学合作,从理论上预测发现单一氧化物(氧化铟)同时具备活化二氧化碳与选择加氢双活性,然后通过实验验证这一发现。已经发展出具原创性的氧化铟系二氧化碳加氢合成甲醇催化剂。特别是在氧化铟负载金属催化剂CO2加氢合成甲醇方面,实现了负载镍、金、铑、钌、铂等催化剂高选择性合成甲醇的突破。这一方面研究已经取得重要国际影响。

       中心在人才培养方面取得突出成绩。刘昌俊教授指导的研究生已毕业62名(其中博士生33名;截止2020年6月)。毕业研究生工作单位分布在中石化、中石油、神华、Johnson Matthey、英特尔、惠生公司、PPG、中科院、天津大学(七位)、浙江大学、上海交通大学、北京化工大学、浙江工业大学、西北大学、太原理工大学、黑龙江大学、美国Clarkson大学等单位。一位研究生获得全国百篇优秀博士学位论文、另一位获得全国百篇优秀博士学位论文提名。毕业研究生获得的人才计划或者称号包括:万人计划、国家杰出青年基金、国家优秀青年基金、青年长江学者、钱江学者、黄山学者、教育部新世纪人才等。中心还接待了美国、日本、丹麦、新加坡、韩国、保加利亚等国家访问学者与访问学生,部分访问学生现在工作单位分布在早稻田大学、南京工业大学、河北工业大学等。





  • 研究方向Research Directions
甲烷催化转化,CO2催化加氢,清洁能源材料,等离子体纳米技术,生物纳米材料
2. 机电结构优化与控制 研究内容:在对机电结构进行分析和优化的基础上,运用控制理论进行结构参数的调整,使结构性能满足设计要求。1. 仿生结构材料拓扑优化设计, 仿生机械设计 研究内容:以仿生结构为研究对象,运用连续体结构拓扑优化设计理论和方法,对多相仿生结构(机构)材料进行2. 机电结构优化与控制 研究内容:在对机电结构进行分析和优化的基础上,运用控制理论进行结构参数的调整,使结构性能满足设计要求。1. 仿生结构材料拓扑优化设计, 仿生机械设计 研究内容:以仿生结构为研究对象,运用连续体结构拓扑优化设计理论和方法,对多相仿生结构(机构)材料进行整体布局设计。 整体布局设计。
团队展示

刘昌俊教授简介

刘昌俊:天津大学化工学院先进纳米技术中心主任,天津大学化工学院教授;国家杰出青年基金获得者;教育部长江学者特聘教授;第七届国务院学科评议组成员(化学工程与技术);第十二、十三届全国政协委员;英国皇家化学会会士。连续进入Elsevier高被引中国作者(化学工程)榜单。全国百篇优秀博士学位论文指导教师。曾任国家自然科学基金委员会化学科学部第九、十、十二、十三届学科评审组成员、美国化学会(ACS)燃料化学分会2010年程序主席、国际二氧化碳利用大会第十届大会主席、欧盟框架温室气体利用项目会评专家、中国力学会等离子体科学技术专业委员会副主任。在美国化学会燃料化学分会发起并组织绿色燃料化学研讨会和太阳能电池与太阳能燃料研讨会系列;曾任一区期刊Energy & Environmental Science(2018年影响因子33.25)、Journal of Energy Chemistry(2018年影响因子5.162)顾问编委,现任一区期刊Applied Catalysis B (2018年影响因子14.229)、Journal of CO2 Utilization(2018年影响因子5.189)、Chinese Journal of Catalysis(2018年影响因子4.914)编委、现任Greenhouse Gases: Science & Technology(2018年影响因子1.693)顾问;曾任ACS Symposium Series No.852编辑(牛津大学出版社)、Catalysis Today、Energy & Environmental Science、ChemCatChem和Green Chemistry客座编辑。

天津大学化工学院先进纳米技术中心人员目前以项目合作方式组成。人员结构相对松散。导师直接指导研究生,保证了研究生培养的高质量。



项目情况

刘昌俊教授承担的部分科研项目情况如下

1. 中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院,复杂混合气体下冷等离子体分解硫化氢研究,2019.03-2020.12, 120万

2. 国家重点研发专项“基于CO2高效转化利用的关键基础科学问题”子课题“CO2加氢合成甲醇催化新体系研究”,2016.07-2021.06,289万;

3. 参加:创新研究群体科学基金,合成生物学与生物加工过程(项目负责人元英进教授),2017.01-2022.12

4. 国家自然科学基金重点项目,二氧化碳催化转化相关化学工程基础研究,2016.01-2020.12,300万

5. 国家自然科学基金重大研究计划 “多相反应过程中的介尺度机制及调控” 重点支持项目“直接法煤制低碳烯烃传递与反应介尺度调控及超重力强化”(天大子课题负责人),2014.01-2017.12,100万元

6. 国家自然科学基金面上项目“等离子体强化制备镍基催化剂过程机理研究”, 2015.01-2018.12,100万元

7. 中国石油化工股份有限公司,二氧化碳高效转化催化剂研究,2013.7-2015.6,100万元

8. 北京低碳清洁能源研究所,等离子体制备耐硫甲烷化催化剂与工艺过程开发, 2010.9-2011.9,110万



学术活动

2

组织承办等离子体催化剂和能源材料应用研讨会

斯坦福大学著名华人学者崔屹教授来访

斯坦福大学著名学者崔屹教授来访

董建华先生访问实验室

董建华先生访问实验室

哥伦比亚大学著名华人教授陈经广教授与学生交流                                              哥伦比亚大学著名学者陈经广教授与学生交流20160904_162557

                                                      李灿院士来实验室学术指导

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 刘昌俊教授将学生采用室温电子还原专利技术制作的纳米金花赠送给金催化剂著名学者卡迪夫大学Graham J.Hutchings教授

合影

与丹麦奥胡斯大学董明东教授、访问学生Tomohiro Yabe先生(早稻田大学;已留校)、冯硕先生(华盛顿州立大学)合影

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                                                                               著名学者王中林院士学术报告

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                                                                                                高兴

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                                                                                              有朋自远方来


代表性论文

中心近年代表性论文如下

1.Xinyu Jia, Kaihang Sun, Jing Wang, Chenyang Shen, Chang-jun Liu,* Selective hydrogenation of CO2 to methanol over Ni/In2O3 catalyst, Journal of Energy Chemistry, 50(2020) 409-415

2.Zeyu Sun, Jiajun Wang, Qinglei Wu, Zongyuan Wang, Zhao Wang, Jie Sun,* Chang-Jun Liu,* Plasmon Based Double-Layer Hydrogel Device for a Highly Efficient Solar Vapor Generation, Advanced Functional Materials, 2019, 29(19), 1901312

3.Jiajun Wang, Shyam Kattel, Christopher J. Hawxhurst, Ji Hoon Lee, Brian M. Tackett, Kuan Chang, Ning Rui, Chang-Jun Liu,* Jingguang G. Chen,* Enhancing activity and reducing cost for electrochemical reduction of CO2 by supporting palladium on metal carbides, Angewandte Chemie International Edition, 2019, 58(19), 6271-6275

4.Xinyu Jia, Xiaoshan Zhang, Ning Rui, Xue Hu, Chang-Jun Liu,* Structural Effect of Ni/ZrO2 Catalyst on CO2 Methanation with Enhanced Activity, Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 244, 159-169 (ESI高被引论文)

5.Zhao Wang, Yao Zhang, Erik C. Neyts, Xinxiang Cao, Xiaoshan Zhang, Ben W.-L. Jang, Chang-jun Liu,* Catalyst Preparation with Plasmas: How Does It Work? ACS Catalysis, 2018, 8(3), 2093−2110(ESI高被引论文)

6.Jiajun Wang, Shyam Kattel, Zongyuan Wang, Jingguang G. Chen,* Chang-Jun Liu,* L‑Phenylalanine-Templated Platinum Catalyst with Enhanced Performance for Oxygen Reduction Reaction, ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10 (25), 21321-21327

7.Ning Rui, Zongyuan Wang, Kaihang Sun, Jingyun Ye, Qingfeng Ge, Chang-jun Liu,* CO2 hydrogenation to methanol over Pd/In2O3: effects of Pd and oxygen vacancy,Applied Catalysis B: Environmental,218, 488-497, 2017

8.Xintong Zhou, Chang-jun Liu,* Three-dimensional Printing for Catalytic Applications: Current Status and Perspectives, Advanced Functional Meaterials, 27(30), 1701134, 2017

9.Wei Wang, Zongyuan Wang, Jiajun Wang, Chuan-Jian Zhong and Chang-Jun Liu,* Highly active and stable Pt-Pd alloy catalysts synthesized by room temperature electron reduction for oxygen reduction reaction, Advanced Science, 4(4), 1600486, 2017

10.Wei Wang, Zongyuan Wang, Manman Yang, Chuan-Jian Zhong, Chang-Jun Liu,* Highly active and stable Pt (111) catalysts synthesized by peptide Assisted room temperature electron reduction for oxygen reduction reaction, Nano Energy, 25, 26–33, 2016

11. Kaihang Sun, Zhigang Fan, Jingyun Ye, Jinmao Yan, Qingfeng Ge, Yanan Li, Wenjun He, Weimin Yang, Chang-jun Liu,* Hydrogenation of CO2 to methanol over In2O3 catalyst, Journal of CO2 Utilization, 12, 1-6, 2015

11. Xiaoliang Yan, Yuan Liu, Binran Zhao, Zhao Wang, Yong Wang, Chang-jun Liu,* Methanation over Ni/SiO2: Effect of the catalyst preparation methodologies, International Journal of Hydrogen Energy, 38(5), 2283-2291, 2013(ESI高被引论文)

12.  Chang-jun Liu,* Jingyun Ye, Jiaojun Jiang and Yunxiang Pan, Progresses in the Preparation of Coke Resistant Ni-based Catalyst for Steam and CO2 Reforming of Methane, ChemCatChem, 3(3), 529–541, 2011

13. Jing-yun Ye and Chang-jun Liu,* Cu3(BTC)2: CO oxidation over MOF based catalysts, Chemical Communications, 2011, 47(7), 2167-2169

14. Yunxiang Pan, Pingyu Kuai, Yuan Liu, Qingfeng Ge, Chang-jun Liu,* Promotion effects of Ga2O3 on CO2 adsorption and conversion over a SiO2-supported Ni catalyst. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1322-1325.

15. Chang-jun Liu,* Uwe Burghaus, Flemming Besenbacher, and Zhong Lin Wang, Preparation and Characterization of Nanomaterials for Sustainable Energy Production, ACS Nano, 4(10), 5517–5526, 2010



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