科研机构
 
 

应用化学研究所

   — 校级研究所

所长:余锡宾教授

主要成员:杨仕平教授、何其庄教授、任天瑞教授、郭亚军教授

研究方向:

[1]无机功能材料合成与应用

主要涉及稀土光学材料、半导体光电材料、铁电材料、压电材料、热释电材料等;设计与合成新型无机功能材料,研究材料的构效关系与应用技术。包括1) 无机光电功能材料的设计与合成技术;2)多功能稀土纳米发光材料及应用技术;3)半导体发光量子点的组装与ZnO/MS异质结构的控制合成及光学性能研究;4IR反射纳米复合材料与隔热薄膜的研制开发。铁电材料、压电材料、热释电材料等材料相变特性、材料老化机理、新型压电材料和高性能热释电材料等。

[2]环境与健康材料的合成与应用

该方向主要开展简易水质测定剂、环境保护试纸、溶解氧测定仪、纳米粒子的特效性研究、具有生物活性的新型稀土纳米环境净化抗菌新材料制备与应用技术开发以及利用环境废弃物制备新型高效净水剂应用研究。

[3]精细化工该方向主要从事反应蒸馏技术的应用研究

反应蒸馏塔将化学反应过程和精馏分离过程耦台在一蒸馏塔内同时进行,简化流程、节省投资、降低能耗、提高反应的转化率和分离效率。该技术已成功地应用于反应精馏C4制备叔丁醇取得了实质性工业应用研究成果。同时开展精细化学品及应用研究:烷基苯合成新型分子筛催化剂技术开发. ABS生产装置工艺废气治理,丙烯羰基合成制丁醛新型催化剂放大研究。

科研项目:

5年来应用化学学科科研成绩突出,承担国家自然科学基金、上海市基础研究重点项目、上海市高新技术产业化重点项目计划、上海市浦江人才计划、上海科技启明星项目、上海市科技攻关项目以及企业委托研发项目30余项,科研总经费700余万元。

主要成果介绍:

1红外、紫外光吸收材料与薄膜:

节能与环保是国家中长期科学和技术发展规划纲要的中心思想,也是国家可持续发展的必然要求。我国的能源消耗中照明消耗的能源约占12%建筑的能耗约占27%,其中都市消耗于室内空调或取暖能耗又占建筑能耗的40%以上,并以每年大于5%的速度在增加。照明和建筑领域中的节能是一项急需解决的问题。稀土-半导体纳米复合材料具有优良的紫外吸收,良好的可见透过以及近红外反射(吸收)隔热性能,具有优良的耐候性和光热化学稳定性,是解决现有材料隔热性和透明性不能同时兼顾、达到高效隔热节能,优化环境的关键材料,也是用于电磁波屏蔽的关键材料。本项目利用纳米技术制备节能隔热纳米复合材料(涂层和薄膜),该复合材料具有优良的紫外吸收,良好的可见透过以及近红外反射隔热性能,并且具有优良的耐候性和稳定性的特点,该技术可以解决现有技术中所公开的材料隔热性和透明性不能同时兼顾的问题,并可大幅度降低生产成本,同时也可以利用纳米复合技术选择屏蔽太阳辐射,达到高效隔热节能,优化环境的目的。

2半导体 LED发光材料:

半导体照明技术正在发展成为第四代照明光源。在半导体稀土固体照明技术中,白光发光二极管( LED)是一种节能、环保、长寿命、体积小、全固化的新光源,以InGaN 半导体芯片发射的蓝光波长460nm) 或近紫外光波长400nm) 作为激发光源,激发稀土荧光粉与稀土发光材料发射的红、绿、蓝光结合,组成白光。稀土起了调整发光颜色色坐标和发光质量相关色温和显色指数的关键作用。由于这种新光源在节能和环保等方面具有很多优点近年来在美国、欧盟、日本和我国及台湾地区都在大力发展白光固体照明技术进一步克服现有LED功率、流明效率、寿命和价格等技术瓶颈。在LED—稀土固体照明技术中,要求:1.荧光体的激发(吸收)光谱应与LED芯片发出的NUV光或蓝光的发射光谱充分地匹配; 2. 荧光体应具有优良的温度猝灭特性;3. 荧光体的物理化学性能稳定。我们利用化学方法合成了掺杂多晶半导体ZnO:S,P发光陶瓷及纳米粉体材料,在NUV光激发下发射明亮的蓝光、白光和绿光。

3稀土多波段纳米发光材料的合成与应用

稀土转光粉及多波段转光膜的研制与应用于阳光膜,用于现代设施园艺中的温室覆盖,属于农用技术领域。其主要采用低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、流滴剂、光稳定剂、复合抗氧剂、稀释剂、稀土多波段纳米发光材料混合制成浓缩母料:取浓缩母料10-15(重量百分数)与基料(低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物)85-90(重量百分数)混合均匀,放入挤出机,经挤出吹膜、冷却定型、牵引、印字、计米收卷为成品。本发明制造工艺简单,成本较低;集无滴、长寿、保温、转光(红、蓝光)于一体;能把通过阳光膜的紫外光转变成植物光合作用所需的蓝光和红光;能使棚内光照强度和透光率都高于其它功能棚膜,从而使棚温增加;能促进植物对营养元素的吸收,并能促进生长,防止病害。

4〕环境与健康材料的研究与应用

稀土是我国丰产元素,上海稀土行业在全国稀土研发工作中一直处于领先地位,

稀土纳米抗菌材料与目前市场上的抗菌剂相比,价格低,制备简便,耐热性有明显的价格优势和产业化优势。稀土纳米抗菌材料一般粒径为几十纳米,与细菌、病毒等尺度相当,并具有较好的脂溶性,在抗菌方面有明显的优势。因此稀土纳米抗菌材料具有较好的发展趋势、发展空间和应用前景。

我们已研制出一系列抗菌、防霉功能材料,经抗菌行业权威部门——广州微生物检测中心测试,具有较强的抗细菌(大肠杆菌、金黄葡萄球菌)、抗真菌(白色念珠菌),特别是对环境致癌物(黄曲霉菌)也有很强的抗菌作用。抗菌能力强,抗菌谱广、抗菌时效长、毒性小、成本低如图34所示。若按一定比例添加到塑料、建材、涂料、陶瓷、公共卫生以及日常生活用品等领域,有很好的应用前景。近两年,由于受非典型肺炎禽流感的刺激和带动,人们的卫生意识将大大提高,对健康环保产品的需求也将大大增加,因此,我们所研究的稀土抗菌材料将有广阔的发展前景,现在我们正在加紧这方面的研究工作,为稀土材料的开发和利用,为上海市经济建设作出应有的贡献。

5〕纳米金属(化合物)粒子的合成与功能化

主要开展特别是有机大分子和树枝状化合物对纳米化合物(磷酸盐、钨酸盐、钒酸盐、铁酸盐)和纳米金属(铁、钴、铂、银)及其合金的生成、成核与团聚机理、影响因素、表面形态的影响,合成方法、材料结构与性质之间的相互关系探索各种化合物与金属的纳米粒子的薄膜性质,来满足在生物医药,固体发光、磁性材料与数据存储方面的应用。

6〕植物源生物农药

随着人们生活水平的提高与生活方式的改变,对农药的要求也发生了极大的变化。该方面的工作主要开展鱼藤酮与除虫菊酯方面的剂型制备,特别是水乳剂、大分散颗粒剂和膏剂剂型的研制与开发工作。

7〕反应精馏塔的研究及应用:

反应蒸馏技术已在炼油、化工、分离等领域获得了广泛的应用。反应蒸馏塔将化学反应过程和精馏分离过程耦台在一蒸馏塔内同时进行,不仅可以简化流程、充分利用反应热,达到节省投资和降低能耗的应目的,而且还可以打破反应平衡的限制,破坏恒沸共沸物的形成而使反应的转化率和分离效率得到提高。均相反应蒸馏技术已成功地应用于醋酸与乙醇的酯化反应,聚酯工艺中对苯二甲酸二甲酯与乙二醇的酯交换反应,以及尼龙66生产工艺中己二酸与己二胺的缩聚过程;反应蒸馏的原理还被用于二甲苯、甲基毗啶和膜的分离作用有机结台起来的设备单元,完成催化和膜分离的双重任务。反应精馏C4制备叔丁醇取得了实质性工业应用研究成果。

8〕膜反应器的研究:

膜反应器是把化学反应够提高反应的转化率和选择性。这类反应器主要包括膜生化反应器和无机膜催化反应器,前者已在抗生素的制备方面,后者在催化加氢、脱氢、氧化耦合等方面取得了一些可喜的成果。由于有机膜本身的特性使得其在石油化工领域的应用受到限制,而无机膜具有耐高温、耐有机溶剂、耐酸碱等性能,其工业应用前景广阔。在膜的制备过程中,要求所制膜的重复性、选择性好,降低膜的厚度以提高气体的通量,改善钯膜和陶瓷膜的脆性,解决膜再生性、高温下的稳定性和密封问题。而对于膜催化剂的开发,应开发不易中毒和积炭的膜催化剂,更好地控制陶瓷多孔膜的催化活性。从化学工程方面考虑,应建立较全面的膜反应器模拟方法,开发结构合适的膜反应器,解决大规模条件下的供热和温度控制问题。

9〕反应耦合传热反应器技术研究:

化学反应分为吸热反应和放热反应,为了使反应器内维持反应所需的温度,必须对不同的反应体系和反应器结构采用不同的换热方式,确保反应器内合理的温度分布。除了常规的供热和移热方式以外,一些新的换热方式,例如反应器的流向切换、固体的热吸附、溶剂的蒸发、吸热和放热反应的耦合等,能够增加反应收率,提高热利用效率,保证过程的安全性,减少投资,使过程更紧凑。

10润禾宝抗逆性植物生长调节剂

11〕林业专用抗旱保水剂育林宝

12〕万吨级固态滴灌复合肥生产工艺

13〕秸秆、粉煤灰复合板材生产线

14〕农用高吸水树脂与种衣剂的研究