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一文了解先进能源材料化学教育部重点实验室（南开大学）

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2021-08-05

中国粉体网讯

【背景】

针对上世纪七十年代爆发的世界能源危机，南开大学在申泮文(中国科学院院士)等老一辈科学家的带领下，在国内较早开展新能源材料等学科前沿研究。于上世纪八十年代初研制出我国第一支镍氢电池样品，发明了“直接法合成ZSM-5分子筛”。1987年，在张允什教授带领下，首批进入国家863高新技术研究计划并承担高能电池的应用基础研究和产业化开发。1992年，经国家教育部(原国家教委)批准成立我国高校第一个新能源材料化学研究所，1997年成立新催化材料科学研究所，从事能源清洁高效利用及新能源材料化学的基础与应用基础研究。2007年成立能源材料化学天津市重点实验室，对新能源材料、新催化材料、高能化学电源等进行研究开发。

实验室介绍

“先进能源材料化学”教育部重点实验室于2009年12月24日经教育部批准立项建设，2010年4月17日通过教育部建设计划论证，设立分子基能源材料、低碳能源催化材料、高效化学电源三个研究方向。2011年12月18日通过教育部验收并正式运行。

实验室依托化学一级学科国家重点学科，拥有理学（化学）和工学（材料科学与工程）一级学科博士学位授予点和博士后科研工作站，以国家和天津市的能源重大需求为牵引，以创造新物质和追求原子经济性的化学科学发展为推动，着重于能源-材料-化学-环境-经济等多学科的交叉重大问题，开展化学和（或）电化学反应获得能量的高效、清洁、低成本与长寿命转化与储存的创新科学研究与开发，为实现能源低碳、能源清洁利用、新能源与储能、高能化学电源、节能减排做贡献。

实验室现有固定人员54人，包含固定研究人员50人、仪器平台管理人员4人。固定研究人员全部具有高级职称（正高职38人、副高职12人）。成员包含中国科学院院士1人、国务院政府特殊津贴获得者6人、国家教学名师1人、国家杰青7人、国家四青人才13人、天津市杰青5人。

实验室近5年来，积极承担国家、省部级等科研项目130余项（经费1亿余元）。经过积累，获国家自然科学二等奖、国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、天津市自然科学一等奖、天津市技术发明一等奖等奖励20余项。

研究方向

1、分子基能源材料

在原子、分子结构理论的指导下，通过材料结构理论设计与实验的有效结合，实现多组分、多层次分子聚集体的组装及微纳结构的有序构筑，深入研究微纳结构合成及可控生长的热力学和动力学过程，实现从小分子纳米尺寸的有限多核分子聚集体、分子容器，到微纳结构器件的多相、多尺度结构可控定向合成、制备和剪裁，系统研究复杂微纳体系化学反应机制，为制备可调结构的金属、无机非金属、有机高分子等微纳材料提供实验方法和思路。揭示微纳材料微观结构（原子、离子、分子、基团、畴结构和功能基元与相结构等）间的相互作用方式（如共价键、离子键、配位键及氢键、p-p键、范德华作用等弱相互作用）与其性能（包括光、电、磁、催化、吸附及其复合功能）的关系，关注磁存储、气体储存、分子器件等课题，实现性能的有效调控。

2、低碳能源催化材料

侧重催化在能源转化中的主导作用，特别关注于低碳能源催化转化；对传统沸石分子筛的合成工艺和技术进行改进，探索新合成路线和方法，达到生产过程节能减排和原子经济；探索合成新型微纳分子筛催化剂材料并加以改性，通过孔径的调节、骨架原子的修饰、表面酸碱中心分布控制等，提高分子筛催化材料的分子扩散性能和水热稳定性，研究合成机理、催化剂晶面结构、表面/界面催化反应中心与活性及寿命，在分子水平上考察它们的结构与性能的关联，揭示能源高效转化的反应规律，发展多孔催化材料体系。

3、高效化学电源

重点研究氢、锂、镁等在轻质微纳电极材料中传输的热力学规律、扩散动力学和电化学极化现象等，注重电池从宏观到微观体系的转化；研究纳米电极材料的高结晶度成长机理，以及其组成、微结构、表面/界面性质等对其电化学性能的影响规律；构建新型微纳电极结构，进一步研究电解液的稳定性及其与微纳电极的兼容性；揭示纳米结构中电极反应机理，离子输运、电子传导及能量传输与转换的新规律及其演化过程；考察纳米电极材料在二次电池应用中的失效机理、安全性能与生态环境影响及废旧电池的资源化和循环生产过程，实现关键纳米材料的高效、低成本合成制备。

组织结构

主任：陈军教授

( Director: Professor Jun Chen )

副主任：李伟教授、赵斌教授、李兰冬教授

( Deputy Directors: Professors Wei Li, Bin Zhao and Lan-Dong Li)

秘书：李海霞

( Office Secretary: Hai-Xia Li )

顾问委员会