化学一级学科(河南省第八批重点学科)简介
2016-10-18 22:46  

           

  化学与人类的衣、食、住、行、健康等方面都有着密切的关系。化学与其他学科的交叉与渗透,有产生了很多边缘学科,如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等,使得这些科学与相关技术获得了迅猛的发展。
  河南科技大学化工与制药学院自成立以来,化学学科与地方社会经济发展的需要相结合,先后建立了河南省高分子化学与物理院士工作站、国家反应注射成型工程技术研究中心河南科技大学分中心、洛阳市高分子材料重点实验室、洛阳市制药过程技术重点实验室、洛阳市矿山资源重点实验室相关研究平台;这些平台的建立为学科的发展奠定了良好的基础和社会环境,使得学科在人才培养和产学研合作等方面紧密结合地方社会与经济建设,逐步确立了自己的特色和优势,为区域社会、经济发展做出了应有的贡献。2006年高分子化学与物理学科被确立为河南省特聘教授设岗学科。经过多年的发展,化学学科逐步形成了物理化学与绿色化工、高分子化学及新型高分子材料、有机精细化学品的合成及过程清洁化、天然产物分离与分析等五个研究方向。
 (1)物理化学与绿色化工:本方向以绿色功能离子液体的物理化学性质研究为基础,以功能离子液体的分子设计、热力学性质研究为重点,以离子液体在生物质转化中的应用为目的,进行离子液体的分子设计、结构分析和计算模拟的研究,对生物质转化过程中的物理化学过程进行深入系统的研究。目前已形成了下列3个研究方向。1)功能离子液体的设计合成及物化性质研究:设计合成黏度低、热稳定性高的功能化离子液体,精确测定离子液体的物理化学性质,研究阴阳离子或离子对的结构和分子聚集体/团簇结构对离子液体物理化学性质的调控作用,完善功能离子液体的设计与合成方法;2)生物质在离子液体中的溶解规律及溶解机制研究:研究离子液体溶解生物质的热力学和动力学规律。研究阴阳离子或离子对的结构与溶解性能的关系,分子聚集体/团簇结构与溶解性能的关系。从分子水平上揭示离子液体溶解生物质的微观本质,为生物质各种成分的分离纯化和生物质的转化提供科学依据;3) 功能离子液体在生物质催化转化中的应用研究:以离子液体作为反应介质或助剂,研究生物质的低温裂解过程,探索功能离子液体与生物质主链的相互作用规律,阐明生物质主链断裂的反应机理,为裂解产物的选择性控制和离子液体的循环利用提供科学依据。对裂解产物的加氢/脱氧重整进行研究,为生物质向液态燃料的转化开拓能耗低、碳原子利用率高的新途径。
2)高分子化学及新型高分子材料:本方向以高分子的设计、合成、结构与性能表征为研究重点,以开发新型高分子材料为目的,特别是在功能高分子、反应性单体及其反应注射成型技术方面,结合河南省化工产业特点,开展了四个主要方向的研究:1)聚合物高性能化研究:在多学科交叉渗透基础上,进行共聚、共混、接枝、复合等高性能化技术研究与应用研究,经过多年的发展和积累,在高分子纳米复合技术研究中有明显的优势;2)新型聚氨酯材料合成与应用研究:通过深入研究聚氨酯分子组成、结构与性能的关系,尤其是分子中刚性链段与柔性链段的结构与含量对微相分离和性能的影响,并对反应性大单体的分子设计以及成型工艺进行系统研究,设计制备了新型阻燃性、高耐磨聚氨酯材料;3)功能高分子合成与应用研究:主要以功能高分子研究为重点,传承李俊贤院士在高分子材料方面的研究成果及黎明化工研究院的优势研究资源,进行含能高分子材料的合成与应用研究,同时也开展了导电、减摩耐磨、阻燃等功能高分子材料的合成与应用研究,形成了特色鲜明的研究方向;4)反应性单体及其反应注射成型技术研究:主要以反应性单体、聚合反应催化体系的设计及其反应注射成型技术研究为重点,开展了聚双环戊二烯、聚氨酯、环氧树脂及聚酰胺的纳米改性、复合增强及其成型技术的研究。
 (3)有机精细化学品的合成及过程清洁化:本方向以医药、农药、食品添加剂、香料、化妆品等有机精细化学品合成方法及过程的清洁化为研究目标,经过多年的发展与积累,已形成了三个研究方向:1) 传统有机化学反应的清洁化改造。采用实验和量子计算的手段,利用新试剂、新介质和新催化剂,对传统精细化学品合成反应进行绿色化改造,提高反应的选择性,使反应过程更为环境友好;2) 新型有机化学反应方法的研究。以寻找新型清洁的有机化学反应为研究目标,突破传统的有机合成反应理论,探索原子经济性高的反应,建立新型有机清洁反应方法;3) 有机精细化学品合成。以清洁化和降低生产成本为研究目标,借助量子计算手段,利用上述建立的绿色反应方法,对天然产物的合成路线进行清洁化设计,实现有地方特色天然化合物(如牡丹色素)的全合成。
4)无机化学与功能材料:本方向以无机功能材料制备工艺、结构、性能表征以及应用为研究重点,以开发高性能、高附加值功能材料为导向,结合地方特色资源(洛阳钼储量亚洲第一),主要开展了三个方面的研究:1)生物陶瓷制备技术:利用实验和热力学计算等手段,进行了原材料的优化、制备工艺的改进以及烧结技术的探索,经过多年的潜心研究,在高长径比羟基磷灰石晶须的制备方法及其对样品结构的影响机理等研究中具有阶段性突破;2)钼基高附加值产品的研发:通过校企联合的方式,利用学科的技术优势,开展了钼基催化剂、低钾钼酸铵以及表面喷涂专用钼粉等高端产品的研发,实现了钼酸铵现有生产工艺的优化和资源化综合利用;解决了企业现有的技术瓶颈,增强了企业自主创新的能力;3)多晶硅副产物的资源化利用:利用热力学计算和化工模拟技术等手段,将离子液体引入催化反应体系,有效解决了多晶硅副产物回收利用效率低、环境污染严重的问题,在反应体系的选择、催化剂的优化等方面形成了鲜明的研究特色。
5)天然产物分离与分析:本方向以河南特色药用动植物为研究对象,采用现代的分离、分析手段,与生命科学相结合,重点研究有效成分的构效关系,建立有生理活性成分的分离技术与分析方法。为提高我省特色药用动植物的有效利用、新药的开发奠定基础。经过多年的发展,本学科方向形成以下三个稳定的研究方向:1)天然产物的分离与结构鉴定,旨在从天然产物中分离出新化合物,并对其结构及生理活性进行研究,从而为天然产物新药的开发提供理论根据和应用基础,实现按照国际化标准要求进行有自主知识产权的特色药物开发的目的。本方向在大孔树脂分离与液相色谱联合分析天然产物有效成分方面建立了一种高效的分离、分析方法;2)天然产物活性组分协同作用研究,通过与生命科学的结合,明确天然产物中的功效组分,并对其质量标准控制体系、组分间的协同作用及其机制进行研究,为实现中药的标准化提供依据。本方向通过与洛阳顺势药业集团合作,对柴胡口服液的功效成分进行研究,明确了其协同作用机理;3)天然透皮促进剂的作用机理,新型透皮促进剂的发现,一直以来是透皮制剂研制开发的关键。在人们回归自然的社会趋势下,从天然产物中寻找透皮促进剂是现在研究的趋势。本研究方向以天然产物成分分离为基础,对具有透皮作用成分进行筛选,研究其作用机理,寻找具有低毒高效的天然透皮促进剂。

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