中国科学院大连化学物理研究所 中国科学院沈阳分院
重点研究领域:催化化学、工程化学、化学激光和分子反应动力学以及近代分析化学和生物技术
所在地:辽宁省,大连
机构简介:

中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)创建于1949年3月,当时定名为“大连大学科学研究所”,1961年底更名为“中国科学院化学物理研究所”,1970年正式定名为“中国科学院大连化学物理研究所”。   大连化物所是一个基础研究与应用研究并重、应用研究和技术转化相结合,以任务带学科为主要特色的综合性研究所。六十多年来,大连化物所通过不断积累和调整,逐步形成了自己的科研特色。1998年,大连化物所成为中国科学院知识创新工程首批试点单位之一。2007年经国家批准筹建洁净能源国家实验室。2010年8月,大连化物所在“创新2020”发展战略研讨会中将所发展战略修订为“发挥学科综合优势,加强技术集成创新,以可持续发展的能源研究为主导,坚持资源环境优化、生物技术和先进材料创新协调发展,在国民经济和国家安全中发挥不可替代的作用,创建世界一流研究所。”   大连化物所重点学科领域为:催化化学、工程化学、化学激光和分子反应动力学以及近代分析化学和生物技术。   大连化物所围绕国家能源发展战略,于2011年10月启动了洁净能源国家实验室(DNL)的筹建工作,DNL是我国能源领域筹建的第一个国家实验室,共规划筹建化石能源与应用催化、低碳催化与工程、节能与环境、燃料电池、储能、氢能与先进材料、生物能源、太阳能、海洋能、能源基础和战略、能源研究技术平台等11个研究部。大连化物所还拥有催化基础国家重点实验室和分子反应动力学国家重点实验室两个国家重点实验室,以及甲醇制烯烃国家工程实验室、国家催化工程技术研究中心、膜技术国家工程研究中心、燃料电池及氢源技术国家工程中心、国家能源低碳催化与工程研发中心等多个国家级科技创新平台。大连化物所围绕国防安全、分析化学、精细化工和生物技术广泛开展基础性、战略性、前瞻性研究工作,设立化学激光研究室、航天催化与新材料研究室、仪器分析化学研究室、精细化工研究室和生物技术研究部等五个研究室。另外,大连化物所还与国外著名大学、公司和研究机构联合设立了中法催化联合实验室、中法可持续能源联合实验室、中德催化纳米技术伙伴小组、中韩燃料电池联合实验室、DICP-BP能源创新实验室和SABIC-DICP先进化学品生产研究中心等十几个国际合作研究机构。   2016年以来,大连化物所按照中科院的统一部署,经过反复研讨和凝练,确定和完善了研究所“十三五”期间的“一三五”规划,即,一个定位:“以洁净能源国家实验室为平台,坚持基础研究与应用研究并重,在化石资源优化利用、化学能高效转化、可再生能源等洁净能源领域,持续提供重大创新性理论和技术成果,满足国家战略需求,发挥不可替代的作用,率先建成世界一流研究所。”;四个重大突破:“基于自由电子激光平台的能源化学转化本质与调控、以合成气制乙醇为代表的化石资源转化利用、新型动力电源与储能技术、以化学激光为代表的化学能高效转化”;八个重点培育方向:“太阳能光-化学和光-电转化技术及科学利用、秸秆催化转化利用技术、甲烷和合成气直接转化制高值化学品、微反应技术、基于组学分析新技术的转化医学研究、寡糖农用制剂创制及应用推广、生态环境监测技术及设备、绿色高效推进技术”。   自建所以来,大连化物所造就了若干享誉国内外的科学家及一大批高素质研究和技术人才,先后有18位科学家当选为中国科学院和中国工程院院士,3位当选为发展中国家科学院院士,1位当选为欧洲人文和自然科学院院士。截至2016年底,在所工作的国家杰出青年基金获得者21人,引进国家“千人计划”6人,国家“青年千人计划”10人,中国科学院“百人计划”42人。大连化物所是国务院学位委员会授权培养博士、硕士学位的单位,具有物理学、化学、材料科学与工程、化学工程与技术、环境科学与工程五个一级学科博士学位授予权,具有博士生导师、硕士生导师资格审批权,截止2016年底,共有博士生导师136人,硕士生导师235人,在读研究生872人,其中博士587人,硕士285人,已培养研究生2505名,其中博士1655名,硕士850名。设博士后流动站,在站博士后173人。   2011年以来,大连化物所取得各类科研成果247项,以第一完成单位获得省部级以上奖励60余项,其中获得国家奖励8项,中科院、省部级一等奖12项。2013年,张存浩院士获得国家最高科学技术奖;2014年,“甲醇制取低碳烯烃技术”获得国家技术发明一等奖。   2011年以来,大连化物所第一产权发表SCI论文总数3238篇。其中,影响因子大于5的1203篇,265篇学术论文发表在Science、Nature、Angew. Chem.、JACS等学术刊物以及相关学科顶级刊物上(IF>9)。出版科技专著11部。   2011年以来,大连化物所累计申请专利5229件,其中发明专利4782件,累计专利授权1752件,其中发明专利授权1540件;累计获得国外专利授权126件。   大连化物所主持出版国内催化领域和色谱领域核心期刊《色谱》和《催化学报》以及英文学术期刊Journal of Energy Chemistry(能源化学)。其中《催化学报》和Journal of Energy Chemistry(能源化学)被SCI-E收录。

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科研成果
新能源与高效节能

石墨烯宏量制备及其超级电容器关键技术研发

超级电容器作为一种非常重要的电化学储能器件,具有充放电时间短、使用寿命长、温度特性好、维修成本低和绿色环保等优点,在储能装置、动力电源系统以及诸多电子设备上有着广泛的应用市场。超级电容器的发展核心在于获得高性能电极材料。石墨烯是一种新型二维结构的碳质材料,其具超薄的单原子层厚度、高的理论比表面积、优异的导电性和化学稳定性等,已经被证明是一种极具应用前景、高性能的超级电容器电极材料。 1、石墨烯基超级电容器关键材料的宏量可控制备 采用化学剥离法、电化学插层法等技术手段可实现石墨烯材料的宏量可控制备(层数、尺寸、比表面积)。开发出具有独立知识产权的石墨烯宏观体的有序组装与结构调控,且性能均大大优于商业化的产品。 技术指标:石墨烯层数(小于3层,80%)、含氧量(5%~40%)、尺寸(2~100微米)、比表面积(500~2000m2/g)。 2、石墨烯高比能超级电容器的工艺研发 利用自主研发的高比面积石墨烯及其宏观体材料,制备出高比能和高功率超级电容器。 技术指标:单个器件的能量密度能达到20~50 Wh/kg,功率密度达到10 kW/kg,且具备很好的循环稳定性和倍率性能,成果达到了世界领先水平。 3、石墨烯柔性化、微型化超级电容器的工艺开发 利用自主研发的石墨烯为电极材料,纳米氧化石墨烯为隔膜,在形状可调控的掩模版协助下,通过逐层喷涂的方式在一个柔性基底上成功地制造出具有任意形状、全石墨烯基三明治结构的平面超级电容器,实现了在一个基底上制造具有任意形状的超级电容器及其模块化集成。以石墨烯及其复合薄膜材料,已开发出多种柔性化、微型化、平面化超级电容器。该技术已经申请了三项中国发明专利。 技术指标:可弯曲且对比容量基本无影响;器件形状、大小可调控;可对单个器件比容量进行调控;可实现多个器件的模块化集成,且可适于规模化生产。该技术从材料的制备及器件的工艺组装均具有原始创新性,具备自主知识产权, 技术成果达到了国际先进水平。

新能源与高效节能

油脂加氢制烷烃类生物柴油/航空煤油技术

在能源需求惯性下,汽油、柴油和煤油等液体燃料仍将在相当一段时间内占据世界主要能源市场。动植物油脂等含有脂肪酸甘油酯、脂肪酸酯和脂肪酸的原料直接经过加氢、脱氧转化为性质类似于石化柴油、航空煤油的产品。该类产品具有十六烷值高、热值高、稳定性好等优点,目前已有Neste、UOP、Axens等公司开发出相关技术并实现工业化生产。但已有技术均为两步加氢工艺,第一步为油脂脱氧生成直链烷烃,第二步为直链烷烃异构化生成异构烷烃(柴油、航空煤油),存在氢耗高、工艺复杂、投资大等问题。 大连化物所开发的油脂一步加氢制烷烃类生物柴油/航空煤油技术,可实现油脂经一步加氢反应直接转化为异构烷烃(柴油、航空煤油),解决目前已有两步法工艺中存在的问题。在300-400 ℃,2-8 MPa,氢油比1000-3000 nL/nL等反应条件下,油脂转化率100%,烷烃收率达80%(为理论收率的95%以上),烷烃异构化选择性大于85%。制得的航煤产品冰点低于-47 ℃,达到RP-3、RP-4、RP-5和Jet A-1航煤标准;制得的生物柴油产品十六烷值大于75,凝点低于-20 ℃,可作为调和组分极大地改善我国现有石化柴油性能。 该技术具有显著的应用前景,目前正处于中试放大和工艺包编制阶段。

生物医药与医疗机械

超分辨成像DF荧光染料

超分辨荧光成像突破光学衍射极限,能够观察到细胞精细结构,对蛋白等生物大分子实现单分子层次上实时跟踪。尽管超分辨显微系统价格昂贵,通常在300-500万人民币,但对于生物学研究意义重大,因此超分辨显微镜也逐渐成为生命科学研究中的必备工具。最近5年,根据尼康、莱卡、GE和冷泉四个主要厂家的销售统计可知已有超过100家国内科研院所、高校和医院搭建了超分辨系统,预示着荧光成像已慢慢步入超分辨的时代。超分辨成像的物质基础是光性能优异的荧光染料,这些染料不同于传统用于共聚焦成像的染料,在性能上要求光强度和光稳定性要格外优异,然而目前满足这些要求的染料非常短缺,只有Alexa Fluor,Atto Dyes,Dy Dyes和Cyanine Dyes中的个别染料满足超高分辨成像的需求,这严重限制了超分辨显微研究的推广和深入。 中科院大连化学物理研究所分子探针与荧光成像研究团队利用理论计算和有机合成相结合的方法,深刻理解荧光团的荧光发光与化合物结构之间的关系,形成了一套自主产权的荧光染料研发系统,建立了对母体染料做最微小结构改动的同时,能够有目标的提高荧光染料光学性能的方法。开发出的DF系列荧光染料具有完全新颖的化学结构,具有超高的荧光强度和光稳定性,荧光波长涵盖400-800 nm,可用于不同的超分辨成像系统。同时也满足荧光光谱仪、流式细胞仪、基因测序仪、免疫荧光、各种荧光检测设备的要求。 市场巨大,客户群包括科研单位、生物试剂公司和生物仪器公司,主要用于抗体、多肽、蛋白的检测。