一、课题组组长：张香平

二、课题组简介

离子液体作为新一代绿色介质和功能材料，为创造物质转化的反应/分离新体系、合成新材料/新产品等提供了新机遇，为解决社会经济发展的资源、能源、环境等重大问题提供了新途径，引起了学术界、工业界及各国政府的高度关注，成为国际科学前沿和研发热点。离子液体与低碳能源研究部以离子液体及过程创新为核心，开展战略性、先导性、前瞻性变革性技术攻关，促进成果转移转化及产业孵化，引领绿色制造转型升级。

以离子液体为核心，面向国家及京津冀地区的重大战略需求，以能源资源的高效清洁转化利用和节能环保为目标，研发反应、分离、电化学原创性技术，实现低碳烃资源利用绿色重构、新能源及储能新技术创新，建立工程示范并推进产业化，为京津冀区及国家的绿化低碳发展提供重要的科学和技术支撑。主要研究方向包括：（1） 离子液体强化反应与分离过程，（2）离子液体电化学及储能工程；（3）高端材料及电子信息化学品；（4）碳捕集利用及节能减排技术。

课题组现有在职固定研究人员13人（其中研究员7人，副研究员4人，助理研究员2人），返聘和项目聘任人员19人，博士生和硕士生约4人。

成员组成：

研究员：张香平、吕兴梅、成卫国、张海涛、罗双江、黄玉红、曾少娟

副研究员：辛加余、徐菲、王均凤、张兰

中级及其它：薛兵、单玲珑

重点进展：

重点进展一：离子液体法低能耗碳捕集技术研发

针对现有碳捕集技术存在的能耗高、成本高等问题，设计开发了功能化离子液体吸收剂用于烟气、合成气、页岩气等中CO₂的捕集分离，形成了百吨级规模制备技术；建成了100 Nm³/h全流程碳捕集中试平台，解决离子液体碳捕集技术放大设计难题；通过了石化联合会72h现场考核，溶剂再生能耗降低30%以上，推进15万吨工业示范装置应用。

图1. 离子液体法低能耗碳捕集技术

重点进展二：高循环稳定性稀土储氢合金制备技术

针对目前高压储氢和液态储氢技术能耗高、安全系数低，设计开发了体心立方体（BCC）型稀土储氢合金，储氢压力3-6 MPa，常温放氢密度达2.5 wt%，多次循环储放氢性能无衰减，稀土元素的引入解决了储氢合金存在活化难、合金易偏析和循环性能差等关键难题；形成了公斤级到500公斤级/批次批量制备技术；300 mL合金储氢罐、内加热18 mL/min放氢气速的条件下，氢燃烧时长＞7.5 min，未来在叉车、重卡、船舶及氢储能等领域将发挥重要作用。

图2. 稀土储氢合金及储放氢性能

重点进展三：基于离子液体的聚碳酸酯绿色制备新技术

针对非光气熔融聚合制备聚碳酸酯过程存在催化效率低、过程调控难的特点，揭示了离子液体阴阳离子的氢键及亲电-亲核两性协同促进聚合链增长的反应机理，建立了高效离子液体催化体系设计新方法，开发了高端聚碳酸酯绿色新技术，建立了从实验室小试到公斤级、百吨规模逐级聚合放大验证平台，完成了该技术从小试到100吨/年连续放大试验的逐级放大验证，打破国外垄断，对实现高端聚碳酸酯材料国产化具有重要意义。

图3. 聚碳酸酯绿色制备新技术

科研成果：

获奖：

1. 张香平，中科院李佩优秀教师奖，2021

2. 吕兴梅（5/10），北京市科学技术奖，2021，二等奖

代表性论文：

1. Meng Yao, Haitao Zhang*, Chunxian Xing, Qiongguang Li, Yujie Tang, Fengjie Zhang, Kun Yang, Suojiang Zhang*, Rational design of biomimetic ant-nest solid polymer electrolyte for high-voltage Li-metal battery with robust mechanical and electrochemical performances, Energy Storage Materials, 2021, 41: 51-60.

2. Naifang Hu, Chi Zhang, Kaifang Song, Hui Wu, Puheng Yang, Lan Zhang*, Enhanced high-temperature performance and thermal stability of lithium-rich cathode via combining full concentration gradient design with surface spinel modification,Chemical Engineering Journal, 2021, 415: 129042.

3. Bingbing Yang, Lu Bai, Shaojuan Zeng, Shuangjiang Luo, Lei Liu, Jiuli Han, Yi Nie, Xiangping Zhang*, Suojiang Zhang*, NH₃ separation membranes with self-assembled gas highways induced by protic ionic liquids, Chemical Engineering Journal, 2021, 421: 127876.

4. Ying Kang, Xiaoqian Yao, Yongqing Yang, Junli Xu, Jiayu Xin, Qing Zhou, Minjie Li, Xingmei Lu*, Suojiang Zhang*, Metal-free and mild photo-thermal synergism in ionic liquids for lignin C-alpha-C-beta bond cleavage to provide aldehydes, Green Chemistry, 2021, 23(15): 5524-5534.

5. Qian Su, Xin Tan, Xiaoqian Yao, Ting Ying, Li Dong, Mengqian Fu, Weiguo Cheng*, Suojiang Zhang*. Sterically controlling 2-carboxylated imidazolium salts for one-step efficient hydration of epoxides into 1,2-diols. Green Chemistry, 2021, 23, 2992-3000.

部分发明专利：

1. 一种适用于有机锂液流电池的液晶改性Nafion隔膜及制备方法，张海涛，杨立鹏，张锁江，发明，申请号：202110494938.3，申请日：2021.05.07

2. 一种有效分离高盐废水中有机物的方法，张锁江，李亚辉，王道广，王均凤，发明，申请号：202110609090.4，申请日：2021.06.01

3. 一种聚碳酸酯及其制备方法和应用，徐菲，王恒，张锁江，李正凯，张振才，发明，申请号：202110900336.3，申请日：2021.08.06

4. 一种离子液体介质电化学重构金属表面用于电催化还原二氧化碳的方法，张香平，江重阳，曾少娟，冯佳奇，王宗旭，发明，申请号：202111009594.9，申请日：2021.08.31

5. 一种聚离子液体催化废弃PET聚酯甲醇醇解的方法，吕兴梅，蒋志强，晏冬霞，辛加余，周清，李菲，郭梦全，张锁江，发明，申请号：202111175113.1，申请日：2021.10.09

七、学术交流：（包括但不限于：会议名称、会议介绍、参会照片，如有会议报告请提供报告名称）

1、主办会议：

• 会议名称：第七届亚太离子液体与绿色过程会议

7^th Asia-Pacific Conference on Ionic Liquids and Green Processes (APCIL-7)

• 会议时间：2021年4月23-25日

• 会议介绍：亚太离子液体与绿色过程会议（APCIL）是由中国化工学会离子液体专业委员会主办，中国科学院过程工程研究所发起承办的离子液体领域权威学术会议，迄今为止已成功举办七届并已发展成具有国际影响力的离子液体及绿色化学相关领域大型专题会议。本届会议由中国化工学会离子液体专业委员会主办，苏州大学和中科院过程所共同承办。会议以“离子创造—绿色世界，未来已来”为主题，汇聚了绿色合成与催化、材料与绿色能源、环境和工业应用、聚离子液体及其应用等多个领域的精彩报告，设有17个大会报告、34个分会主题报告、79个口头报告和185个墙报，展示了离子液体在新能源、新材料、电子信息、生物质、生物医药、绿色智能过程等领域的最新研究成果和前沿科学进展，展现了离子液体研究蓬勃发展的态势及当今社会学科高度交叉融合的趋势。

• 会议照片：

图4. 会议现场照片

2、参加会议：

• 会议名称：第十三届全球华人化工学者研讨会

• 会议时间：2021年9月12-16日

• 会议介绍：全球华人化工学者研讨会第一届于2009年在加拿大大瀑布市举办，此后采用国内外轮流举行的方式举办，通过主办单位申请，国际学术委员会讨论决定会议主办地。本届会议由大连理工大学承办，中国科学院大连化学物理所协办，主题为“国际化学工程前沿展望”(Frontier in Chemical Engineering) ，会议汇聚全球化工领域专家学者针对当前化学工程与技术领域的学科发展动态、国际化人才培养策略、产学研一体化发展模式、多学科交叉与融合、科技协同创新与能源、环境的可持续发展等一系列问题进行探讨，打造一个供全球华人化工学者和相关科技人员交流、展示自我的舞台。

• 报告人：张香平

• 报告题目：离子液体强化气体分离与高效转化