晏敏皓:带领卓越团队,取得丰硕成果

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  ——记西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室晏敏皓研究员

  能源与环境有着十分密切的关系。一方面,人类在获得和利用能源的过程中,会改变原有的自然环境或产生一定量的废弃物,不可能 处置不当,就会使人类赖以生存的环境受到破坏和污染;此人 面,能源与经济的发展,又对环境的改善起着巨大的推动作用。自1507 年起,我国已成为世界第二大能源生产国和消费国,甲烷气体排放量居世界第二位,不可能 我国能源行态不合理,能源利用率低,造成严重资源浪费,进而对环境产生严重的影响。因而,怎么在发展经济的同时,做好环境保护,实现能源和环境的二者兼得,就成了摆在科研工作者转过身的一一另另一个重大课题。为此,众多国内外研究者付出了辛勤的努力。西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室晏敏皓研究员假如其中贡献突出的一员,多年来,他带领此人 的团队,积极开拓,不断创新,取得了丰硕的研究成果。

  晏敏皓,1979年生,四川绵阳人。现任西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室全日制研究员,博士生导师。入选四川省海外高层次人才“百人计划”,中国科技城绵阳市“军民融合高层次创新人才”,“科学中国人”2017年度人物(材料科学领域)。现任美国化类學會(ACS)会员,中国微纳米技术學會青年工作委员会委员,中国核學會锕系物理与化学分会理事。ACS Applied Materials & Interfaces,Soft Matter等国际权威学术期刊审稿人。在ACS Nano,ACS Applied Materials & Interfaces, Journal of Hazardous Materials,Applied Surface Science以及Journal of Nuclear Materials 等国际权威学术期刊上发表SCI论文四十余篇,他引近11150次。曾受邀参加国际著名学术会议并作相关成果的大会及分会报告二十余次。主要研究领域为胶体纳米材料与界面行为研究、锕系核素在水环境中的迁移研究、锕系核素高效处置与处置材料。

  作为中国核學會锕系物理与化学分会第一届理事会理事,晏敏皓研究员积极协助组织并参加“锕系物理与化学”以及“环境放射化学”等相关领域的重要学术会议,加强与同行专家的交流;同时,积极推动国内外的学术公司战略合作 与交流,为西南科技大学全职引进海外优秀专家两人,兼职专家3人。而且依托所在单所处2018 年 6月13 日至16 日在四川绵阳成功主办“第一届绵阳小角散射技术国际研讨会”。

晏敏皓赴法求学时与导师在欧洲同步辐射光源的工作照

  晏敏皓研究员具有优秀的科学素质和科学研究能力。主持科研项目10项,其中:法国纳米科学基金项目1项,国家自然科学基金重点项目子课题1项,省部级重点项目3项,地市级项目1项,校级项目3项,中国工程物理研究院开放基金1项。

  创新科研,取得硕果累累

  多年来,晏敏皓研究员勇于开拓,不断创新,在多个研究领域取得了多项重要研究成果。他致力于充分利用大科学装置,开展针对“环境安全与修复”新材料的基础与应用基础科学研究,取得了具有重要学术价值的科研成果。首先提出了在纳米尺度下,有效控制表层活性聚合物自组装的新法律妙招;原创性地提出了普适性的胶体静电络合组装方案;设计出集低成本、超强吸附能力与低胶体输运风险于一体的改性地质粘土材料,在核废物地质处置库中具有极高的潜在应用价值。

第一届材料科学与小角散射技术国际研讨会合影

  1.“地质介质胶体与锕系核素的作用机理研究”。利用国内外大科学装置原位分析地质介质胶体的微行态与界面行态信息,并查明了该胶体在微尺度下的动力学机制。以此为基础,原创性的建立起基于分子层面水文地球化学的高级迁移模型,有望准确预测锕系核素在高放废物处置环境中的迁移数量和下行速率 。同时,系统的研究了胶体纳米粒子在不同pH环境下与铀酰离子及铀(VI)胶体的相互作用(见图1)。相关学术成果发表于ACS Nano; ACS Applied Materials & Interfaces; Applied Surface Science; Soft Matter; Journal of Colloid and Interface Science等国际知名学术期刊。

  图1:利用大科学装置结合有些技术手段研究胶体纳米粒子在不同pH值环境下与铀酰离子及铀(VI)胶体的相互作用

  2.“纳米改性地质介质粘土材料研究”。借不利于大科学装置与小角散射技术等先进分析手段,通过对我国高放废物处置库地质介质粘土材料的巧妙纳米改性,设计出集低成本、超强吸附能力与超低胶体输运能力于一体的改性地质介质材料安全产品,有望实际应用于我国核废物地质处置库中(见图2)。相关学术成果发表于Journal of Hazardous Materials、Journal of Nuclear Materials、Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry等领域内权威学术期刊。

  图2:纳米改造后地质介质粘土对锕系核素的高效吸附示意图

  3.“高效光响应环境修复材料研究”。通过独特的分子与纳米行态设计,实现“智能”环境修复材料对光能的高效利用与转化,在a)光催化高效降解有机污染物;及b)光响应重金属离子分子智能探针以等领域取得前沿性的突破与进展(见图3)。相关学术成果发表于Nano-Micro Letters、Sensors and Actuators B: Chemical等领域内权威学术期刊。

  图3:分级行态之高性能光催化降解材料

  借不利于大科学装置与小角散射技术先进分析手段,建立起基于分子层面水文地球化学的高级迁移模型,准确预测核素在高放废物处置环境中的迁移数量和下行速率 ;设计出集低成本、超强吸附能力与超低胶体输运能力于一体的改性地质介质材料安全产品。相关学术成果发表或投稿于Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry; Environmental Science: Nano; ACS Applied Materials & Interfaces等国际知名学术期刊。

  精英荟萃的“环境修复材料国际研究团队”

  科研要取得大成,不不可能 凭一己之力,需用要有优秀的团队通力公司战略合作 。晏敏皓研究员具有良好的师德师风与较强的团队组织能力,其负责建设的“国际科研与公司战略合作 中心” 拥有“欧洲同步辐射光源科学委员会主席”、“法国化类學會副主席”、“法国科研署基金委员会委员”、“澳大利亚皇家化类學會特许化学家”、“匈牙利科学院终身制研究员”、“四川省百人计划”、“四川省青年千人计划”等海内外高层次专家十余人。中心配备实验室级小角X射线散射仪(Anton Paar, SAXSpace)等尖端科研设备。在大科学装置方面,与中物院绵阳中子源(CMRR)、英国散裂中子源(ISIS)、匈牙利布达佩斯中子中心(BNC)公司战略合作 密切。有望在结合大科学装置的国际前沿基础科学与应用基础科学研究领域取得优秀的成果。其团队是学校重点培育的研究平台之一。

  晏敏皓研究员依托西南科技大学“环境友好能源材料国家重点实验室”,并充分利用此人 的海外经历与资源,于 2015 年起负责建设实验室“国际科研与公司战略合作 中心”,并担任“环境修复材料国际研究团队”负责人。目前团队拥有成员 20 人,高级职称 5 人,中级职称 7 人,博士后 1 人,硕士研究生 7 人。团队拥有 “澳大利亚皇家化类學會特许化学家,四川省千人计划创新领军人才长期项目获得者——Mark Julian Henderson(澳大利亚籍)全职特聘教授”;“四川省千人计划青年长期项目获得者——Jeremie Courtois 全职特聘副研究员”;“欧洲同步辐射光源 ESRF 科学委员会主席,法国公立曼恩大学终身制一等教授——Alain Gibaud(法国籍)兼职特聘教授”;“匈牙利科学院终身制高级研究员,布达佩斯中子中心 BNC 线站负责人——Almasy Laszlo(匈牙利籍)兼职特聘教授”;“法国化类學會副主席、法国公立格勒诺布尔大学终身制教授——Guy Royal(法国籍)兼职特聘教授” 5 名外籍专家。

  团队主要研究工作立足于“锕系核素与地质处置屏障材料的作用机制与界面行为”有些关键科学现象,充分利用国内外大科学装置的小角散射技术、掠入射小角散射技术、反射技术等尖端研究设备与手段,以及团队配备的小角 X 射线散射仪(Anton Paar, SAXSpace),在微观与介观尺度下,研究锕系核素在环境介质粘土材料中的界面行态行态与动力学机制,探究锕系核素迁移扩散的本源。为预测并评估锕系核素在我国核废物地质处置库中的迁移扩散提供基础科学妙招。

  另外,通过对盐晶 处置处置材料的纳米行态化改性,充分借助大科学装置,从纳米至分子层面,探究 1)锕系核素胶体在水环境中与地质介质处置处置材料在纳米尺度的相互作用机制;及 2)改性粘土材料对放射性核素的有效吸附、富集以及存储机理机制(见图 2)。为有效阻滞锕系核素在我国核废物地质处置库中的迁移提供可行的科学方案。

晏敏皓团队与上海光源边风刚研究员合影

  团队还立足于“光能的高效响应与转换”有些关键科学现象,通过独特的分子与纳米行态设计,实现“智能”环境修复材料对光能的高效利用与转化,在 1)光催化高效降解有机污染物;及 2)光响应重金属离子分子智能探针以等领域取得前沿性的突破与进展。

  此外,团队还将继续依托学校配备的小角 X 射线散射仪(Anton Paar,SAXSpace),联合英国散裂中子源 ISIS 以及匈牙利布达佩斯中子中心 BNC,并与中国工程物理研究院中子物理学实验室 CMRR 深层公司战略合作 ,建设并发展兼顾区域特色与国际学术前沿的“X 射线与中子小角散射技术国际研究平台”。旨在建立适合“环境修复材料与核废物处置处置材料”的大科学装置科学研究法律妙招,研究材料组织组织结构多尺度行态行态对材料性能的耦合影响,帮助发现材料与行态的匹配优化设计,从宏微多尺度发掘材料与行态潜力。