中国科学院山西煤炭化学研究所2009博士招生专业及研究方向介绍

研究方向:

l         01 多相催化

    煤炭能源转化及烃类转化, 特别是碳一分子转化的过程化学和催化化学研究;催化剂制备化学和新催化体系的开拓性研究; 吸附及其在多相反应中的作用的研究;催化和催化过程的动态表征研究;催化反应动力学和机理,包括传递现象、催化剂失活再生动力学和机理及其非稳态过程的理论和实验研究；计算机在多相催化中的应用，包括催化过程模拟和催化剂的计算机辅助设计。

l         02 C1化学与多相催化

研究煤间接液化过程中涉及的C₁分子反应（费托合成油、合成醇醚等）和烃类转化（加氢裂解、异构等）的催化剂、催化反应机理和动力学；同时开展绿色化学技术，尤其是新催化反应的研究，诸如CO₂的温和转化为酯类和共聚物以及环境友好的精细合成等。

l         03计算工业化学及催化反应动力学

本方向主要从事合成气转化工业催化剂的制备、评价和表征，催化反应动力学实验和理论的研究，将详细动力学实验和理论计算结果相结合，提供可用于催化剂优化设计的详细动力学模型，并且开展反应器的模型化和模拟研究。

    主要从事的研究工作有:

(1) 费托合成催化作用机理和催化剂的研究。

 (2) 煤转化过程的催化动力学和相应的反应器模拟研究。

(3) 表面催化动力学的分子水平模拟研究。

    (4) 基于理论化学方法的催化剂及其反应性以及机理问题的模拟研究。

(5) 复杂流场中的分子流模拟研究。

(6) 分子水平模拟的新方法研究。

(7) 特殊化工单元过程的理论与实验研究。

l         04 多相催化与反应工程

    以合成气催化转化为清洁燃料为背景，研究从微观的反应机理到催化剂颗粒尺度，乃至反应器尺度的反应传质行为，为实现合成气催化转化的新催化剂、新反应器和新过程的工业化提供基础和应用基础；研究低级醇醚向高附加值化学品转化的新催化反应过程所涉及的多相催化原理、催化剂制备化学和反应工程学问题。

l         05 催化反应新材料与新技术

制备结构和性能可控的纳米金属氧化物和多孔功能材料，如分子筛，研究其在能源环境领域的应用、探索催化反应新过程。用量子化学和分子力学方法模拟计算纳米金属氧化物和多孔功能材料的结构、吸附分离与催化性能。研究超临界条件下流体的局部结构及分子间相互作用。

l         06 介孔分子筛的合成、形貌控制及应用

从分子工程设计和化学定向合成的角度，制备高稳定性的介孔分子筛，有机官能化介孔分子筛以及金属杂原子介孔分子筛。研究其在催化、吸附分离以及药物载体方面的应用。

l         07 金属团簇与介孔材料组装体系的分子设计与合成

    本研究主要从事材料及相关过程的计算机模拟研究、团簇/介孔材料组装体系的设计、合成及其在多相催化等领域的应用。主要研究工作有：（1）利用计算机模拟方法（分子动力学和蒙特卡罗方法等）设计新型骨架的介孔材料。（2）组装在介孔中的金属团簇的稳定结构及其与小分子相互作用的理论研究。（3）团簇/介孔材料组装体系的合成与催化应用。（4）极端条件下化学物理过程的计算机模拟研究。

l         08纳米催化

主要研究内容：（1）催化材料的纳米化新技术；（2）纳米催化剂的表面缺陷调控及其功能；（3）纳米催化剂的表面结构特征与反应性；（4）纳米催化剂的组装技术基础；（5）纳米催化剂的在清洁能源转化和环境催化中的应用基础。

l         09 CO2的有效化学利用及固体酸、固体碱催化剂研究

将二氧化碳作为碳氧资源进行化学利用，主要从事CO2的直接或间接利用合成各种高附加值有机碳酸酯，重点研究反应过程中高效固体催化剂体系和新的反应分离一体化工艺过程，结合企业的实际需求实现二氧化碳的绿色转化。

针对均相催化剂存在的缺陷，从分子工程设计和化学定向合成的角度，制备高稳定性的固体酸和固体碱，实现均相催化剂体系向多相催化剂体系的绿色转化，并研究酸、碱活性位形成的规律和对不同反应的反应机理，为工业化提供理论支持。

材料学专业

研究方向：

l         01炭材料科学与工程

探索各种碳同素异形体合成及转化以及有机物炭化过程中的物理化学问题；定向合成特种功能炭材料的有机前驱体；不同形态和功能的新型炭材料研制过程中的炭化反应设计；高性能和功能化聚丙烯腈基炭纤维制备基础技术研究；功能性粘胶基炭纤维制备过程中的结构转化研究；炭纤维增强复合材料界面性能的评价和反应设计；多组元炭基复合材料结构和性能设计及功能可控性研究；纳米炭材料及纳米空间炭材料开发及相关应用基础研究；新型功能多孔炭材料的应用基础研究和工艺开发。

l         02 纳米功能组装及复合材料

开展光敏性纳米氧化物、硫化物半导体材料以及磁性纳米材料的制备化学研究，应用软模板定向合成或硬模板定向组装技术，制备具有特定光、电和磁性能的有机/无机杂化材料、复合材料或更复杂层次的功能组装材料，研究其在多波段电磁波传输、探测吸收以及光电传感、信息识别方面的应用。

l         03 光学薄膜材料的设计和制备

应用溶胶－凝胶法，制备粒径可控的稳定胶态悬浮液，通过原位杂化或表面修饰使悬浮液颗粒表面官能化，制备具有疏水或亲水性能的光学减反射或高反射膜；通过分子设计方法，制备光吸收、光变色或非线性光学单体或聚合物杂化的无机胶体，研究其在特种光学、光电薄膜方面的应用。

l         04 新型介孔材料（碳化硅、氮化硅等）的设计、合成与应用

主要研究包括：（1）研究溶胶-凝胶体系中金属盐调控剂对胶体粒子自组织结构和化学反应行为的影响；（2）合成高比表面积的耐高温介孔材料，研究孔尺寸调控方法和机理；（3）金属团簇和介孔材料组装体系的设计、合成与功能表征研究。

l         05纳米结构材料的组装、结构和性质

主要研究内容：（1）纳米结构材料制备组装新技术；（2）特殊结构纳米碳管的结构特征和性质；（3）纳米结构材料组装、分子修饰、杂化技术以及化学基础；（4）纳米结构材料能源存储转化和环境催化中的应用基础。

化学工艺专业

研究方向：

l         01化学反应工程与过程开发

   以能源、环境、材料等领域中的化学工程问题为主要研究对象，为工业过程的开发提供基础数据或理论依据，具体研究方向：

－ 用超临界流体技术从含碳有机物（煤、生物质、含碳废弃物、植物等）中制取氢气、液体燃料、化学品、材料、生化制品等新工艺的研究与开发；

－ 流态化技术在煤炭利用、环保和材料领域中的研究及应用；

－ 废弃物处理及利用技术的研究与开发。

l         02非均相－均相反应工程基础与应用 

以非均相－均相反应工程理论及清洁能源概念为基础，研究开发煤与甲烷共转化制H₂/CO可调合成气工艺，提高煤及煤层气总体利用效率及经济性。本项目为中国科学院山西煤炭化学研究所与澳大利亚Curtin 技术大学能源与燃料研究中心合作项目。

具体研究内容：

-            管式反应器中煤或焦存在条件下CH₄水蒸气重整反应研究－明确焦或/和灰的催化效应；

-            管式反应器中煤或焦存在条件下CH₄水蒸气重整反应研究－焦和CH₄ 转化动力学；

-            利用CHEMKIN^TM软件进行煤与甲烷共转化反应动力学模拟；

-            利用ASPEN^TM Plus 软件进行流化床煤与甲烷共转化过程模拟，为中试及工业开发提供依据；

-            集成以可替代、可再生原料如生物质、有机废物等的转化。

l         03 能源系统工程与可持续发展

以能源可持续发展新概念－氢经济及甲醇经济为基础，开发以煤、天然气、生物质和有机废物为原料生产甲醇的工艺，提供更安全有效的能源输运方式，同时与氢经济发展完美集成。具体研究内容包括：

-            以煤为主要原料的电力、合成、甲醇和氢多联产－利用ASPEN^TM Plus过程模拟软件进行过程模拟和开发；

-            通过甲醇到氢转化过程提升煤、天然气和生物质的火用－过程系统开发、模拟和集成；

-            煤层气部分氧化直接合成甲醇；

-            利用过程废热在低温和低压条件下进行甲醇分解。

l         04 煤化学与洁净煤技术

煤的物理化学性质及热转化特性；煤中矿物质在热转化过程中的作用及污染元素在热转化过程中的变迁规律；煤与废弃物（城市垃圾、废塑料、废轮胎、生物质等）的共转化；燃煤过程中二氧化碳的矿化固定。

l         05煤及含碳有机物的气化工程

    以煤炭及含碳有机物(生物质、含碳废弃物)气化转化为燃料气或合成气为背景，进行热解、气化反应机理及相关化学反应工程的基础和过程工程学研究，结合计算机数值模拟，为实现大规模气化工业过程及反应器放大提供理论和工程基础。具体研究方向：

 － 煤及含碳有机物的热解、气化反应热力学和动力学的基础研究；

 － 加压流态化的过程基础研究及气固流动数值模拟；

－ 气化反应工程、反应器优化和数学模型的研究；

－ 煤炭利用过程的污染物净化的基础和工艺研究。

工业催化专业

研究方向：

l         01 精细化学品及其高性能聚合材料的催化研究

以高附加值的精细化学品及高性能聚合物的绿色催化合成为研究目标，重点研究合成中新催化剂体系的开拓性研究；催化剂的制备化学和动态表征；催化反应动力学和反应机理，包括传递现象、催化剂失活再生动力学和机理及其非稳态过程的理论和实验研究；反应分离一体化技术的应用及其新技术和新型反应器的设计与工业化放大之间的关系等。

l         02 精细化学品的催化合成

（1）以分子筛为催化剂，对传统酸碱催化和催化氧化反应过程进行改造，实现催化过程绿色化；

（2）超临界流体代替有机溶剂的催化反应新过程。

l         03 精细化学品催化加氢和脱氢反应研究

以高附加值的精细化学品的催化合成为研究目标，重点研究加氢、脱氢和耦合一体化反应中新催化剂体系的探索，以及相关氢转移过程，催化剂的设计和表征。

l         04 CO2的有效化学利用及固体酸、固体碱催化剂研究

将二氧化碳作为碳氧资源进行化学利用，主要从事CO2的直接或间接利用合成各种高附加值有机碳酸酯，重点研究反应过程中高效固体催化剂体系和新的反应分离一体化工艺过程，结合企业的实际需求实现二氧化碳的绿色转化。

针对均相催化剂存在的缺陷，从分子工程设计和化学定向合成的角度，制备高稳定性的固体酸和固体碱，实现均相催化剂体系向多相催化剂体系的绿色转化，并研究酸、碱活性位形成的规律和对不同反应的反应机理，为工业化提供理论支持。