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连云港市碳基功能复合材料重点实验室

时间:2017年03月24日 20:32    来源:    作者:    阅读:

1.平台简介

本实验室围绕江苏省及国家战略性新兴产业培育和产业升级重大需求,服务苏北地区特别是连云港地区高性能碳基材料企业和科研机构的实际需要,以碳基合材料的基础和应用研究为主线,集中淮海工学院优势学科和相关科研团队,联合本省行业骨干企业,加强学科交叉、融合和产学研合作。经过3年左右的时间将实验室建设成为碳基材料领域高层次人才培养、科学研究及工程技术开发的重要基地。突出战略性新兴产业培育,重点突破产业前沿关键技术,在新型石墨烯/碳纳米管/碳纤维及其复合材料等领域的研究达到国内先进水平,加强技术原创和自主创新能力,抢占技术制高点,带动相关产业转型升级,保障战略性新兴产业发展需要,为江苏省新材料领域发展做出重要贡献。

2.研究方向

石墨烯的化学修饰和功能化:在宏量制备石墨烯的基础上,研究以石墨烯为催化剂载体,制备金属/石墨烯电极材料,实现高效的电催化反应,应用于高效率燃料电池。研究石墨烯与搭载金属催化剂之间的相互作用,利用石墨烯独特的结构获得高度分散、高稳定性、高活性的金属催化剂。对石墨烯进行改性和修饰,利用掺杂或化学修饰的石墨烯材料直接作为电化学催化剂来实现相关的电化学能源转化过程,探索采用碳基材料来减少并部分替代在燃料电池中广泛使用的贵金属催化剂材料。研究石墨烯的掺杂、表面修饰、功能化等对石墨烯在电催化反应的调变作用,探索燃料电池中电催化反应机理。利用石墨烯的高比表面积、高导电率、高导热率,研究石墨烯在电化学储能中的应用。关键在于制备高比表面积的多孔石墨烯材料,研究比表面积、孔径分布、表面官能化等对比电容、功率密度、循环性能等电容器性能的影响。将石墨烯电极材料与集流器、电解质相集成,构建基于石墨烯电极材料的超级电容器。

碳纳米管复合材料的结构调控与性能优化:发展针对应用的特定结构碳纳米管的高纯度、低成本、批量化可控制备技术和装置,实现高纯度、易分散、形貌和结构可控碳纳米管及其阵列的宏量制备,为碳纳米管的规模化应用提供材料保障。发展有序结构为催化剂载体的定向生长高纯度、超长碳纳米管的制备技术。以蛭石、水滑石、棒状纤维及球形颗粒等有序结构为载体担载金属催化剂,使碳纳米管可有序定向生长或折叠成受力小、传递阻力低的状态,抑制催化剂失活;利用高分辨透射电镜与化学吸附相结合的手段研究在不同温度下金属催化剂分散度的表征与调控方法。利用扫描、透射、高分辨电镜、拉曼光谱、荧光光谱、热重分析、表面吸附等手段对宏量碳纳米管进行表征,获得其纯度、结构、相对含量及有序度等信息,建立宏量碳纳米管质量的综合评价方法与标准。

超高强度型碳纤维分子设计与精细结构形态控制:以PAN纤维结构形态的精细化、完整化为主线,对PAN原丝和碳丝结构形态控制和缺陷调控,揭示高性能PAN碳纤维聚集态形成和在复杂外场作用下各级结构形态转变及其与最终使用性能(力学、界面)的相关性,建立监测各个转变过程所用的原位分析表征新方法,围绕超高性能PAN碳纤维的制备-结构形态-性能的相关性,设计原丝的各级结构、控制纤维成形过程及开拓高效快速途径,从而得到高性能的PAN碳纤维。优质聚合单体分子结构设计和高分子量PAN纺丝原液的可控制备,控制PAN纤维微纤结构、无序有序转变、PAN纤维取向度、结晶度等因素对获得更少缺陷、细晶化PAN原丝的影响。氧化过程中PAN纤维均质化和碳化过程中碳纤维致密化,明确氧化碳化过程中的化学反应机制在氧化、碳化中掌握这种有序化的规律。

3.负责人简介

张东恩:博士、教授,一直从事新材料的合成、表征及性质研究。特别是近年来,在半导体无机层状氧化物与多种客体分子(有机色素、导电聚合物、卟啉类化合物等)的插层组装方面开展了大量的研究工作,掌握了多种层状复合材料制备技术,在插层组装理论研究方面也积累了一定的科研经验。同时,对所合成材料的电化学、光电转换、发光、催化等功能性质进行了研究,取得了一定的创新性成果。2012年以来担任江苏华海诚科新材料有限公司技术顾问,达成了科技服务社会校企联盟合作协议,解决了生产中的技术难题,获得较好的经济效益和社会效益。以第一作者在英国皇家化学会Nanoscale、美国化学会Crystal Growth & Design、德国John Willey出版社ChemPhysChem等国际学术期刊上发表SCI收录论文39篇,单篇引用最高为85次;申请专利13项(4项已授权);主持国家自然基金1项,国家博士后基金1项及其他省市级项目6项;作为主要研究人员参与国家自然基金2项及其他省市级项目5项。2010年入选江苏省高校“青蓝工程”青年骨干教师培养对象,2011年入选“江苏省首批高校优秀中青年教师境外研修对象”,2011年获连云港市首届青年科技奖提名奖,2014年获市“十大杰出青年”提名奖,2013年、2016年两次入选江苏省“333高层次人才培养工程”(第三层次)培养对象,2014年省“六大人才高峰”资助对象,2016年入选江苏省“双创博士”计划。

4.研究团队

现有固定研究人员29人,其中教授9人、副教授及高工17人;硕士生导师9人;具有博士学位的占80.6%。省“333工程”第二层次培养人选1人、第三层次培养人选6人;江苏省教学名师1人;省“青蓝工程”中青年学术带头人4人,优秀青年骨干教师5人,省“六大高峰人才”资助对象5人,具有海外研修经历达10人以上,形成了年龄、职称、学历结构合理、学术水平较高的科研队伍。

5.成果推介(或社会服务典型案例)

本重点实验室在先进功能材料的分子设计、介观结构与精细合成、先进制备技术等应用方面开展了大量卓有成效的研究工作,在有机光电功能材料、催化功能材料等领域处于国内外先进水平。近年来,共承担课题140项,其中国家自然科学基金项目15项,国际合作项目3项,省部级科研项目33项,市厅级近30项,科研经费超1000万元;在J. Am. Chem. Soc.、Green Chemistry、Nanoscale、ACS Appl. Mater. & Interfaces、Scientific Reports、Inorganic Chemistry等国际权威杂志上发表SCI收录论文160余篇,其中影响因子大于3的有39篇,影响因子高于5的有11篇,有2篇论文为ESI高被引论文(HCP);教师出版专著4部,教材3部;发明专利授权50余件。获得江苏省高校科学技术成果二等奖一项,三等奖一项;江苏省环境保护科学技术奖三等奖1项;连云港市科学技术进步奖二等奖1项,三等奖3项;10余篇论文被评为市自然科学优秀学术论文一等奖等奖项。

6.联系人:张东恩,联系电话:15950713897

7.依托学院及其网址:化学工程学院http://ce.hhit.edu.cn/

 

 

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