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团队简介
Team Introduction
课题组网址:cpi.tju.edu.cn
天津大学化工过程强化创新团队是天津市“131”创新型人才团队,同时是教育部创新团队、国家级教学团队的重要组成部分。团队由5名教授、2名副教授和30余名专职科研人员组成;团队成员有教育部长江学者及973计划项目首席科学家1人、教育部新世纪优秀人才2人,国家级青年人才1人。围绕我国能源和化工等行业的高效和清洁生产重大需求,承担了国家科技部973、863、重点研发,国家自然科学基金委重大项目和重点项目等科研项目近200项,从原子-分子-团簇-设备-工厂多尺度开展研究。团队至成立以来累计培养学生200余人,其中数十人获得国家奖学金、优博基金资助、天津大学优秀毕业生、化工学院十佳杰出青年等荣誉。
团队围绕我国各行业的重大需求,加强源头创新和工程应用基础研究,探索分子可控转化与构筑机制,创新催化材料、储能材料、膜材料等;揭示设备内流场、浓度场、温度场的多场耦合的多相流动与传递调控规律,建立高剪切混合器、流化床反应器、电催化反应器等的放大与优化模型,形成过程强化设备;开发化工过程多目标优化与解耦控制方法,实现工业生产绿色智能制造;以提升产业技术水平。已形成了以快速混合技术、高效分离技术、绿色催化技术为核心的系列研究成果,在中国、美国、英国等36个国家和地区获得了广泛应用。
本团队主要研究方向:
本团队一直依托天津大学化工学科的优势,聚焦国际学科前沿和国家流程工业高效、节能、减排的重大需求,开展化工过程强化理论与技术的研究及工业应用工作,形成了以快速混合技术、多目标优化技术、绿色催化技术为核心的系列研究成果,在中国、美国、英国等36个国家和地区获得了广泛应用。
1. 功能材料分子设计与合成
认知分子可控转化与构筑机制,从源头创新工艺,实现过程的本质安全、高效与绿色。研究重点:乙炔氢氯化催化剂、选择性加氢催化剂、电催化材料、锂电池正极材料的制备,特种高分子材料多层次结构的调控。
2、混合、反应过程强化
可控流动与混合(分散)是混合过程强化的核心;具有优异的传质、传热性能的反应器是反应过程强化的基础。目前研究的重点:(1)高剪切混合器(定子-转子混合器)。研究其流动、混合、分散、传质、传热、震动、噪声、功耗特性的影响规律,为溶解、分散、萃取、吸收、反应等过程的强化提供基础。(2)孔阵列微管反应器。研究其流动、混合、分散、传质、传热、压降特性的影响规律,以优化设计孔阵列微管反应器,满足快速强放热过程要求。(3)电催化反应器。研究其流动及电荷-物质-热量传递的影响规律,实现均衡传递,为电分解水、燃料电池、有机电化学合成提供核心设备。
研究化工过程多目标优化与解耦控制方法,实现化工过程的经济、环境、安全、控制和柔性等多方面的协同优化与生产过程精确控制,实现特定产品的工业生产过程的绿色智能制造。
团队老师介绍如下:
张金利 教授
硕/博士生导师(化学工程/化工过程机械)
长江学者特聘教授
973计划项目首席科学家
天津大学讲席教授
天津市“131 人才工程”创新团队负责人
英国化学工程师学会Fellow、国际特许化学工程师
Email: zhangjinli@tju.edu.cn
研究方向:混合、反应过程强化
科研成果:揭示了高剪切混合器(反应器)、微管反应器、塔式反应器、喷射环流反应器、磁场流化床反应器、杯型搅拌反应器、超临界反应器内流动、混合与传递规律,建立了多相过程设计与优化方法,创新了过程强化技术及装备;提出了折点法、非线性优化等水热系统优化方法,创建了综合考虑环境因素和外加流股的水热网络同时优化方法,提供了全局优化工具;实现了部分技术与装备的工业应用,提升了产业水平。
李韡 教授
硕/博士生导师(化学工程)
天津大学英才教授
教育部新世纪优秀人才
天津市第十届青年科技奖获得者
Email: liwei@tju.edu.cn
研究方向:功能材料设计与合成
科研成果:1)电池正极材料晶体结构与电化学性能的调控规律研究——获得制备低成本、高比容量与倍率性能、长期循环稳定性的正极材料的有效方法;2)有机分子多晶型调控规律研究——揭示了结晶微环境调控有机分子多晶型成核生长的规律,发现了诱导蛋白质形成无定形沉淀物或晶体的竞争机制;获得了晶体成核与生长的调控方法。优化了结晶器结构与过程控制方法,实现了部分晶体产品的工业生产。
韩优 教授
硕/博士生导师(化学工程)
国家级青年人才、化工学院副院长
天津大学英才教授、四川大学客座教授
英国皇家化学会Energy Advances期刊副主编、中国工程院系列院刊Frontiers of Chemical Science and Engineering客座编辑
中国化学会理论化学专委会委员、中国化工学会过程模拟与仿真专委会委员
天津大学化学工艺和美国南伊利诺伊大学计算化学联合培养博士
美国加州理工学院访问学者
Email: yhan@tju.edu.cn
研究方向:复杂化工过程反应动力学
科研成果: 在国家重点研发项目、国家自然科学基金联合重点等项目资助下,围绕国家环保和能源领域重大需求,开展对环境有害污染物的高效处理、资源化利用和绿色工艺替代等复杂化工过程的反应动力学研究:1)开发适用于复杂反应体系的ReaxFF反应力场;2)揭示超临界水体系的复杂反应机理和“界面作用-催化剂几何结构和电子性质-催化性能”三者间的构效关系;3)构筑催化剂活性中心,研发环境友好的Ru基催化剂,以及价格低廉的Cu基催化剂和非金属催化剂等环保高效催化剂,用于替代对环境污染的Hg基催化剂;4)新型航空燃料高温裂解结焦和燃烧反应动力学研究。
付雁 副教授
硕士生导师(化学工程)
Email: fuyan@tju.edu.cn
研究方向:电解水制氢耦合有机物氧化的过程强化;分子组装与金属协同调控选择性加氢研究;纳米酶催化剂的设计与应用
科研成果:在国家自然科学基金、天津市自然科学基金的资助下,围绕能源与健康领域的重大需求,1)通过调控电催化剂的电子结构、微观结构以及传递特性,构筑高效析氢、电氧化反应的三维电极材料;2)提出了利用生物分子的界面组装与原位还原协同调控金属催化不饱和醛的选择性加氢;3)针对不同环境污染物、肿瘤标记物,设计了兼具高效催化特性与靶标选择性的纳米仿生酶,用于快速、灵敏的可视化检测。
年瑶 博士后
主持天津大学科技创新领军人才培育计划“启明计划”项目
主持中国博士后面上项目
天津大学和美国布鲁克海文国家实验室联合培养博士
Email: ynian@tju.edu.cn
研究方向:理论计算催化、动态催化
科研成果:1)探究了水蒸气诱导的Cu催化剂表面重构演变机制,提出了H2O对Cu基催化剂表面作用的新模型;2)区别于一般认识的晶格氧氧化机理(Mvk机理),提出了由CO和O2共同诱导的Cu表面CO氧化反应新机理;3)发现了反应物诱导的CuAu合金表面重构的新构型,揭示了重构后催化剂表面在水汽变换反应中的协同反应机制。
刘玉东
天津大学 助理研究员
天津大学浙江研究院(绍兴) 化工智能合成与安全中心 科研骨干
天津大学2022年度“优秀博士学位论文基金”项目
Email: 17822002905@163.com
研究方向:液固两相过程强化装备与方法,及其数值模型优化。
科研成果:以一作/通讯身份在Chemical Engineering Journal,Chemical Engineering science,Industrial & Engineering Chemistry Research等化工期刊发表论文12篇。1)研究HSM内涉及液固两相的流动、功耗、破碎、分散、传递等性能,建立了相关的性能预测关联式,为HSM设计、优化及过程强化提供研究基础。2)研究釜式HSM的气液传质特性和功耗特性,获得了其影响规律,并利用CFD进行了HSM内气液两相流动的模拟研究。3)参与研制系列HSM,为多相体系的溶解、分散、混合、萃取、吸收、解吸、反应等过程的强化提供了新装备。
本团队2019年以来,承担了国家自然科学基金项目9项、国家重点研发计划项目子课题3项、国家军科委基础加强项目子课题
1项、兵团重大项目3项、企业委托科研项目10余项,其中10项代表性项目如下:
1. 国家自然科学基金重大项目课题,制氢耦合绿色化工的过程强化与系统集成,2021/01-2025/12;
2. 国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目,氰胺高效清洁生产及固废资源化的科学基础,2021/01-2024/12;
3. 国家重点研发计划子课题,复合降黏体系的分子设计,2019/08-2024/07;
4. 国家重点研发计划子课题,固体废弃物热处理及生物炭气油制备关键技术研发,2016/07-2020/12;
5. 国家军科委基础加强项目子课题,**燃料燃烧动力学机理构建及验证,2022/12-2025/11;
6. 国家自然科学基金面上项目,超临界水与纳米氧化铁协同催化降解炼化污泥产氢的研究,2020/01-2023/12;
7. 国家自然科学基金面上项目,核苷酸的界面组装与原位还原协同调控金属催化肉桂醛选择性加氢研究,2019/01-2022/12;
8. 国家自然科学基金面上项目,PILs调控Pd基双金属纳米团簇催化剂的构筑及其蒽醌加氢反应性能研究,2018/01-2021/12;
9. 国家自然科学基金面上项目,限域双功能金属离子催化和高剪切强化合成乙烯基乙炔,2018/01-2021/12;
10. 兵团重大科技项目,电子级多晶硅生产成套技术与工程示范,2017/12-2020/11。
本团队十分注重培养学生的创新思维、学术情怀和国际视野。坚持为研究生提供参加全国或国际学术会议的机会,开拓学生科研视野和学术交流圈,提供展示自我科研成果的学术舞台。同时,也多次邀请国内外知名学者到课题组进行学术交流,并为学生提供出国深造的机会,拓宽学生国际视野,提升学生核心竞争力。
(1) 2021年9月24-26日,“2021中国化工学会暨辽宁高端化工产业发展峰会”(沈阳),“流体混合与搅拌论坛”分会场上,郭俊恒、刘玉东、杨琳三位博士研究生围绕高剪切反应器设计与模拟优化做学术报告。
(2) 2021年9月17-18日在天津,CPI团队协助承办了2021“以数字化创新、智能化运营促进石油和化工企业高质量发展”研讨会暨第十八届信息技术应用专业委员会年会。
(3) 2021年4月,研究生张厚君参加第十三届全国超临界流体技术学术与应用研讨会,获得优秀墙报奖。
(4) 2023年6月16-20日,“第33届中国化学会年会”(青岛),博士生张厚君和硕士生曹双双分别围绕燃料燃烧机理的机器学习优化和力场开发做了学术报告。
欢迎具有化工、化学、化机等相关专业背景的优秀学子,通过天津大学导师团计划、夏令营、正常推免、普通招考等方式加入化工过程强化创新团队。其中,导师团计划招生名额是学校给团队额外的招生名额,与其他报名途径独立。
天津大学导师团招生报名要求:所接收的推荐免试硕士研究生的本科毕业学校(不含天津大学)应为一流大学建设高校(42所)。
有意向报名本团队导师团推荐免试硕士研究生的同学,将个人简历发送到年瑶邮箱:ynian@tju.edu.cn. 同时,请登录天津大学推荐免试硕士研究生申报系统(http://202.113.8.92/gstms)进行网上报名,申报类型选择“导师团”,学院选择“化工学院”,团队选择“化工过程强化创新团队”。
注:申请导师团的同学,请勿在夏令营、推免生报名系统中重复报名,否则将无法报名导师团。
天津大学研究生院招生办公室
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