項(xiàng)目名稱： 綠色溶劑體系的化學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用研究

推薦單位： 北京市

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：

本項(xiàng)目屬于化學(xué)學(xué)科中化學(xué)熱力學(xué)與綠色化學(xué)的交叉領(lǐng)域。

綠色溶劑體系的化學(xué)熱力學(xué)及應(yīng)用研究具有十分重要的意義。超臨界流體和許多離子液體是重要的綠色溶劑。本項(xiàng)目對(duì)超臨界流體、離子液體、超臨界流體/離子液體體系的化學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)及其在化學(xué)反應(yīng)和材料科學(xué)中的應(yīng)用開展了深入研究，取得系統(tǒng)性重要成果，主要包括：1）研制了十多套研究復(fù)雜超臨界流體體系、超臨界流體/離子液體體系化學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的新儀器，包括國(guó)際上首次報(bào)道的測(cè)量溶質(zhì)在超臨界流體中溶解熱的量熱儀、同時(shí)測(cè)定超臨界流體/離子液體體系相平衡和粘度的儀器，在相行為與分子間相互作用熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論研究方面取得系統(tǒng)性原創(chuàng)成果。2）首次提出用超臨界流體調(diào)控表面活性劑溶液體系熱力學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的學(xué)術(shù)思想，開辟了化學(xué)熱力學(xué)、超臨界流體科學(xué)、膠體化學(xué)交叉的新研究方向，并率先開展相關(guān)研究。3）在超臨界流體、離子液體、超臨界流體/離子液體中的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)體系的化學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的影響規(guī)律和機(jī)理研究方面取得原創(chuàng)性成果。4）提出了多種利用綠色溶劑特性制備功能材料的新思路和新方法，制備了一系列用傳統(tǒng)方法難以或無法制備的新型功能材料，在材料合成體系的熱力學(xué)性質(zhì)對(duì)所制備材料結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律和機(jī)理研究方面取得突破性進(jìn)展。本項(xiàng)目推動(dòng)了化學(xué)熱力學(xué)及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，對(duì)于超臨界流體和離子液體的應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。

本項(xiàng)目發(fā)表SCI論文277篇，其中在Angew Chem Int Ed、JACS、Adv Mater、Chem Eur J等影響因子大于3的期刊上發(fā)表106篇。撰寫專著1部，參加5部書的編寫，獲授權(quán)專利7項(xiàng)；在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議作大會(huì)報(bào)告和邀請(qǐng)報(bào)告41次；論文被他引2328次，其中在Science、Chem Rev、Angew Chem Int Ed、JACS等SCI期刊上他引2213次，10篇代表性論文他引397次（其中SCI他引376次）。引用者對(duì)本項(xiàng)目成果的創(chuàng)新性和重要意義給予充分肯定和高度評(píng)價(jià)。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)： 1. 核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn):

1) 發(fā)展了多種研究復(fù)雜超臨界流體體系、超臨界流體/離子液體體系化學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)的新方法，首次研制了可同時(shí)測(cè)定超臨界流體/離子液體體系相平衡和粘度的儀器和測(cè)量溶質(zhì)在超臨界流體中溶解熱的量熱儀，深入系統(tǒng)研究了超臨界流體體系、離子液體體系和超臨界流體/離子液體體系的相行為、分子間相互作用熱力學(xué)。發(fā)現(xiàn)超臨界CO2/離子液體/有機(jī)物復(fù)雜體系中不同組分的逸度系數(shù)相差數(shù)百倍；發(fā)現(xiàn)超臨界流體中溶質(zhì)的氫鍵締合為吸熱，氫鍵作用使溶質(zhì)在超臨界流體中的溶解度大幅度增加等重要現(xiàn)象，并闡明了有關(guān)機(jī)理，提出了超臨界流體中共溶劑的作用機(jī)制。（化學(xué)熱力學(xué)，代表性論文1-2等）

2) 提出用超臨界流體調(diào)控表面活性劑溶液體系熱力學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)的學(xué)術(shù)思想，開辟了化學(xué)熱力學(xué)、超臨界流體科學(xué)和膠體化學(xué)交叉的新方向。首次發(fā)現(xiàn)超臨界CO2可以誘導(dǎo)反膠束的形成與破壞，提出了臨界膠束壓力的概念；發(fā)現(xiàn)一些非氟表面活性劑在超臨界CO2中可以形成反膠束；率先研究了以離子液體為極性核的新型微乳液體系的形成規(guī)律和機(jī)理以及超臨界CO2對(duì)其性質(zhì)的調(diào)控作用。（化學(xué)熱力學(xué)，膠體化學(xué)與界面化學(xué)，代表論文3、4等）

3) 對(duì)超臨界流體、離子液體、超臨界流體/離子液體中的多種化學(xué)反應(yīng)以及反應(yīng)體系熱力學(xué)性質(zhì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的影響規(guī)律和機(jī)理進(jìn)行了深入研究。發(fā)現(xiàn)超臨界CO2中多個(gè)化學(xué)反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率在反應(yīng)體系的臨界點(diǎn)附近出現(xiàn)極大值，并從熱力學(xué)角度闡明其機(jī)理；設(shè)計(jì)合成了多種新型功能離子液體，提出了用配體穩(wěn)定離子液體中納米催化劑的新方法；發(fā)展了負(fù)載離子液體相的概念，并用于高效催化反應(yīng)。（化學(xué)熱力學(xué)，有機(jī)合成化學(xué)，代表論文5-7 等）

4) 提出了多種利用綠色溶劑制備功能材料的新思路和新方法，制備了一系列用傳統(tǒng)方法難以或無法制備的新型功能材料。如提出用超臨界水一步合成金屬/碳納米管高效催化材料的新方法；發(fā)現(xiàn)一些無機(jī)鹽在超臨界流體中的熱分解溫度大幅度降低等現(xiàn)象，發(fā)展了低溫下一步法批量合成納米材料的方法，制備了多種金屬氧化物/碳納米管復(fù)合材料、具有特殊功能的高分子復(fù)合材料、納米金帶等。深入探索了體系熱力學(xué)性質(zhì)對(duì)所制備材料結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律和機(jī)理。(化學(xué)熱力學(xué)，材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科，代表論文8、9等）

2. 其他重要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

發(fā)現(xiàn)胍類離子液體對(duì)SO2具有良好的吸附和解吸性能，首次提出用離子液體吸收SO2的方法。（化學(xué)熱力學(xué)，代表性論文10）

主要完成人： 韓布興

作為課題負(fù)責(zé)人提出研究計(jì)劃與方案，提出本項(xiàng)目的主要學(xué)術(shù)思想與研究思路，對(duì)所有發(fā)現(xiàn)點(diǎn)均做出了重要貢獻(xiàn)。研制了多臺(tái)套儀器和裝置，進(jìn)行了大量的研究工作。研究了一系列超臨界流體、離子液體、超臨界流體/離子液體體系的熱力學(xué)性質(zhì)隨不同因素的變化規(guī)律和機(jī)理，建立理論模型；率先研究超臨界流體對(duì)膠束性質(zhì)的調(diào)控作用、規(guī)律和機(jī)理，提出臨界膠束壓力的概念；發(fā)現(xiàn)綠色溶劑中多個(gè)化學(xué)反應(yīng)具有奇異性，并進(jìn)行理論和機(jī)理研究；提出了多種利用綠色溶劑合成功能材料的新思路和新方法，制備了一系列新型功能材料，本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的90％，是代表性論文1－6、8、10的通訊作者和7和9的通訊作者之一。

劉志敏

對(duì)所有發(fā)現(xiàn)點(diǎn)均做出了重要貢獻(xiàn)，研制了同時(shí)測(cè)定超臨界CO2/離子液體體系相行為及粘度的精密裝置，并對(duì)一系列模型體系和復(fù)雜體系的相行為和分子間相互作用進(jìn)行研究，率先實(shí)驗(yàn)研究了超臨界CO2對(duì)離子液體粘度的影響；發(fā)現(xiàn)多個(gè)化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)平衡常數(shù)在反應(yīng)體系臨界點(diǎn)附近出現(xiàn)極大值；提出了多種利用綠色溶劑特性制備功能材料的新思路和新方法，制備了多種用傳統(tǒng)方法難以或無法制備的新型功能材料。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的90％，是代表性論文1的第一作者和9的通訊作者之一，是代表論文3、5、8、10的主要作者。

張建玲

對(duì)核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2、4做出了重要貢獻(xiàn)。對(duì)多個(gè)超臨界流體體系的相行為和分子間相互作用熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究；研究了多種超臨界流體-反膠束體系的熱力學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)隨不同因素的變化規(guī)律和機(jī)理；提出了用超臨界CO2對(duì)反膠束性質(zhì)的調(diào)控作用制備納米材料的新方法，并制備了多種新型功能材料。本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的90％，是代表性論文8的第一作者、代表論文4的主要作者和多篇其他重要論文的第一作者。

姜濤

對(duì)核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、3做出了重要貢獻(xiàn)。對(duì)多個(gè)復(fù)雜超臨界流體體系的相行為和臨界性質(zhì)隨不同因素的變化規(guī)律進(jìn)行研究；研究了復(fù)雜反應(yīng)體系相態(tài)對(duì)超臨界態(tài)下化學(xué)反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)多個(gè)化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)體系臨界點(diǎn)附近的熱力學(xué)性質(zhì)具有奇異性等，并研究其機(jī)理；對(duì)多個(gè)離子液體、超臨界CO2/離子液體中的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行研究，并發(fā)展了負(fù)載離子液體相的概念。在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的90％，是代表論文7的通訊作者之一和代表論文1、5、6等的主要作者。

閆�？�

對(duì)核心發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1做出了重要貢獻(xiàn)，在儀器研制的基礎(chǔ)上，研究了不同因素對(duì)溶質(zhì)在超臨界流體中溶解度的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)超臨界流體中氫鍵締合為吸熱等重要現(xiàn)象，提出了超臨界流體中氫鍵對(duì)溶質(zhì)溶解度影響的機(jī)理，在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的60％，是代表論文2和一些其他重要論文的主要作者。