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大连理工大学陶胜洋教授在电纺、微流控和3D打印

能源环保    2021-09-18 17:27

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陶胜洋教授

个人简介

2000年9月-2004年7月,清华大学化学系,获理学学士学位;

2004年9月-2008年7月,清华大学化学系,获理学博士学位,师从李广涛教授;

2008年7月-2011年12月,大连理工大学化工学院,讲师;

2011年12月-2016年12月,大连理工大学化工与环境生命学部,副教授;

2012年-2013年,美国加州大学河滨分校,访问学者;

2017年1月至今,大连理工大学化工学院,教授。

 

研究方向

数字化、自动化和智能化是未来化学品合成的趋势之一。化学工作者应从繁重的体力劳动中解脱出来,将更多的精力投入于分子设计和反应机制研究中。基于这一理念,本课题组从事传递过程强化与智能反应工程研究,研究内容主要涉及微流控芯片、微反应器、智能连续反应过程、计算流体力学、3D打印、界面化学和微纳米材料等。目前研究兴趣集中于先进化学制造过程领域,开发设计了新型毛细管微流控芯片、3D打印微反应器、仿生柔性反应器、自动连续流反应系统、动态结构催化反应器等。

 

Journal of Materials Chemistry A:制备中空磁性多孔氧化锆纤维作为Fenton反应的有效催化剂载体

本文报道了一种基于静电纺丝的中空磁性多孔氧化锆中空纤维的简便合成方法,并将其用作芬顿反应的载体。首先,采用同轴静电纺丝技术制备了均匀的中空多孔ZrO2纳米纤维,然后进行了热处理。通过将磁性颗粒添加到内部静电纺丝前体溶液中,磁性纳米颗粒可以方便地组装到中空ZrO2纤维中。中空磁性多孔氧化锆纤维的BET比表面积为34.70m2g-1,孔体积为0.18cm3g-1。具有不同初始浓度(50 ppm至300 ppm)的亚甲蓝可以有效降解(99%至90%)。

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Yumeng Zhou, et al., Preparation of hollow magnetic porous zirconia fibers as effective catalyst carriers for Fenton reaction, Journal of Materials Chemistry A,2018,6, 12298-12307, DOI: 10.1039/c8ta01286e

 

ChemistrySelect:通过聚合物纤维的界面改性获得可定制和柔性的导电膜

展示了一种方便而有效的制备柔性导电薄膜的方法。这些薄膜由电纺聚氨酯(PU)纤维作为柔性基片,在基片上沉积铜。这些Cu - PU膜具有优良的导电性,广泛折叠后其电阻仅略有增加,即使折叠成电阻为1.8 Ω的纸机。此外,Cu - PU薄膜还能感知拉伸强度,并表现出稳定的焦耳电热性能。铜- PU基加热手套可以通过施加2v在30秒内加热到40°C。该方法简单有效,适用于柔性导电薄膜的制备,并可促进便携式柔性电子产品的发展。

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Baojun Ding, et al., Tailorable and Flexible Conducting Films via Interfacial Modification of Polymer Fibers,ChemistrySelect, 2018, 3, 13736-13742, DOI: 10.1002/slct.201803526

 

Advanced Science:3D打印微反应器中的荧光液可加速光催化反应

通过3D打印技术来制造填充有荧光液的光化学微反应器。荧光液中的光转换介质用于收集和转换光,然后将光能传递到嵌入的连续流反应通道中,以促进化学反应过程。利用流动性的优点,可以更换不同的光转换介质。

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Lijing Zhang, et al., Fluorescent Fluid in 3D‐Printed Microreactors for the Acceleration of Photocatalytic Reactions,Advanced Science, 2019, 6, 1900583, DOI: 10.1002/advs.201900583

 

Industrial & Engineering Chemistry Research:微流控芯片辅助静电纺丝制备ZrO2基催化纤维

本文报道了一种利用微流控芯片辅助静电纺丝制备ZrO2基复合金属氧化物纤维的简便合成方法。所形成的纳米级纤维含均匀分布的不同氧化物。通过掺杂SiO2或MgO显著增加了ZrO2的酸性和碱性位点。这些纤维是负载氧化铁以进行Fenton反应的理想催化载体。铁元素高度均匀地分散在纤维上。该催化剂可在45分钟内降解溶液中90%以上的500ppm染料,且循环使用后仍可保持较高的降解率。

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Yumeng Zhou, et al., Preparation of ZrO2-Based Catalytic Fibers via the Assistance of Microfluidic Chips, Industrial & Engineering Chemistry Research, 2020, 59, 21592-21601,  DOI: 10.1021/acs.iecr.0c04441

 

Colloids and Surfaces A:微流体制备Sr2+吸附剂

利用3D打印微反应器,采用连续流法制备了羟基磷灰石纳米颗粒(NPs)。HAP纳米粒子主要为针状纳米粒子,与壳聚糖(CS)混合得到前驱体溶液,用于电喷雾法制备HAP/CS微球。将混合微球作为经济的吸附剂用于去除水溶液中的Sr2+。使用HAP/CS 吸附Sr2+可在4 h 内完成,饱和吸附量为234.20 mg g-1。4≤pH≤10时,吸附量变化不明显。结果表明,HAP/CS可能是一种高效、经济的去除放射性废水中Sr2+的材料。

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Baojun Ding,et al., Sr2+ adsorbents produced by microfluidics, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2021, 613, 126072,  DOI: 10.1016/j.colsurfa.2020.126072

 

ACS Omega:3D打印流动反应器中的激光诱导碳电极用于检测铅离子

演示了在商业聚合物薄膜上直接激光烧结制备电极的方法。制备的多孔碳电极可以直接使用,无需任何修饰。电极被固定在3d打印的流动反应器中,这使得检测过程中需要的分析物非常少。对被分析物在搅拌和流动条件下的速度进行了数值模拟。结果表明,流动检测更有利于提高检测灵敏度。对Pb2+的检出限约为0.0330 mg/L。该电极具有良好的重复性和稳定性。

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Baojun Ding, et al., Laser-Induced Carbon Electrodes in a Three-Dimensionally Printed Flow Reactor for Detecting Lead Ions, ACS Omega 2021, 6,12470–12479, DOI: 10.1021/acsomega.0c06274