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研究领域

1、新型缓蚀剂分子的设计及缓蚀机理研究

本研究方向旨在设计和研发能够在高温、强酸、强碱等恶劣环境下使用的新型缓蚀剂。课题组能够设计、合成、分析实验,并通过高温高压反应釜、电化学工作站手段等评价缓蚀剂在各种模拟环境条件下的缓蚀性能。此外,还通过分子动力学和量子化学模拟方法对缓蚀剂的缓蚀机理进行研究,包括缓蚀剂在金属表面的吸附、成膜机理,及与卤素离子的协同作用机理等。

2、智能表面活性剂的分子设计及分子模拟研究

该方向从石油行业的实际需求出发,研发油田化学驱、泡沫驱、复合驱以及泡沫排水采气等工艺中所需要的各种表面活性剂。研究思路为利用分子模拟方法研究分子水平的行为信息(包括分子结构、温度、矿化度、油相等因素对表活剂性能的影响规律),指导表活剂分子的实验合成,最终建立表面活性剂的构效关系和性能调控机制,所取得的结果能够为表面活性剂的分子设计、合成及应用提供指导。该方向目前正在研究能够对外界环境响应的智能表面活性剂,如设计合成CO2响应型表面活性剂(叔胺基、脒基和胍基等类型)。另外,该方向还通过实验和分子模拟相结合的方法研究刺激响应型Pickering泡沫或乳液在不同条件下的稳定性,以明确表面活性剂与固体颗粒之间的作用机理及体系的稳定机理。

3、无机及聚合物纳米容器在智能防腐和水处理领域的应用

本方向致力于设计、合成和表征具有特定微结构、形貌和性质的新型多孔功能材料,作为智能纳米容器用于制备智能缓蚀剂和自修复涂层。同时采用分子模拟方法研究在多孔材料合成过程中的根本问题,探索智能缓蚀剂和自修复涂层的防护机理。研究过程结合腐蚀过程的实际微环境变化,从调控纳米容器和缓蚀剂分子的相互作用出发,借助两者之间的弱相互作用分别赋予纳米容器对pH值和腐蚀电位等因素变化响应的特异性功能。另外该方向还致力于上述纳米容器材料在污水处理方面的应用。

4、防腐蚀涂料及特殊功能涂层材料研究

该方向致力于防腐及特殊功能型纳米复合涂料和涂层的研发与防护机理研究,如可水下施工固化涂料、石墨烯及纳米粒子改性有机树脂等涂料,外援型自修复涂层、超疏水等功能型涂层。还开展热喷涂金属/陶瓷涂层、非晶合金涂层等研究。课题组建有专门的涂层实验室,能够开展关于涂料/涂层的制备、合成与表征的相关实验工作。课题组还借助分子模拟软件,开展涂料及涂层的计算机多尺度模拟工作,从而更高效地进行涂层的设计工作并探索其防护机理。

5、新型膜材料在海水淡化、油水分离、气体分离等领域的应用

该方向主要研究二维碳材料及MOFsCOFs等在海水淡化方面的研究,通过分子模拟研究材料结构对海水淡化性能的影响规律及机理。目前,该方向还开展聚合物分离膜材料的合成和模拟工作,以实现该类材料在油水分离和气体纯化方面的应用。

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