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张锁江

男, 中国科学院过程工程研究所,中国科学院院士

专业领域

离子液体构效关系与绿色过程研究

学习/工作经历

1982.09-1986.07,河南大学本科生 化学
1986.09-1989.07,河南师范大学硕士研究生 物理化学
1989.07-1991.04,河南大学助教 物理化学
1991.04-1994.03,浙江大学博士研究生 物理化学
1994.04-1995.09,北京化工大学博士后 化学工程
1995.09-1997.03,日本大学客座研究 化学工程
1997.03-2001.08,日本三菱化学株式会社高级工程师
2001.08-2008.01,中科院过程工程所研究员、百人(2006年获国家杰出青年基金)
2008.01-2010.07,中科院过程工程所常务副所长/研究员
2010.07-至今,中科院过程工程所所长/研究员
2015-至今,中国科学院院士

学术成就和学术贡献简述

1)发现离子液体特殊氢键作用及网络结构,提出离子液体Z键新概念,突破了离子液体中静电起决定性作用的传统观点,揭示了离子液体与熔盐的本质区别,具原创性,获同行高度评价及广泛认可。率先开展离子液体团簇的调控机制研究,形成了离子团簇研究的国际前沿方向。进一步提出了准液体新概念,深化了对离子液体功能精准调控的新认识,引领了离子液体从宏观三维向二维、一维研究的国际科学前沿。历时十三年收集评价4280余种离子液体18万条数据,建立了离子液体物性数据库,并发现了离子液体周期性变化规律,建立了“离子片”新模型,推动了离子液体开发从“经验尝试”到“定向设计”的跨越。 2)建立了首套离子液体传递-反应原位装置,实现了方法创新,美国总统奖获得者 Rogers评价为“首创”;首次揭示了离子液体中气泡特征与分子介质的显著差异,发现团簇及氢键对传递/反应起决定性作用,美国工程院院士 Brennecke 在 10 余篇文章中多次引用并高度评价,Chemistry World 报道为“重要突破”,形成了离子液体多尺度调控的科学创见和工程放大基础。 3)提出“绿色度”新概念,建立了多目标优化方法,开发了多项自主知识产权成套技术。突破了离子液体分离纯化、质量不稳的难题,建立了国内首套通用性较强500吨/年的离子液体规模化制备装置,产品被国内外300余家单位使用,广泛应用于各个领域。建立了世界首套千吨级PET聚酯化学降解示范装置;针对青蒿素生产过程中能耗高、产品质量不达标的问题,开发了新型萃取纯化技术,建立了全国最大规模的年产60吨/年青蒿素示范装置,并将该技术推广应用于其他天然产物的萃取分离中。建立了5,000吨/年新型离子液体锂电池电解液工业装置并实现稳定生产;突破了催化剂/介质设计、反应-分离耦合等难题,形成了基于离子液体催化的CO2合成碳酸酯/乙二醇(DMC/EG)技术(33,000吨/年工业应用)、离子液体协同催化烷基化生产清洁油品技术(200,000吨/年工业应用)、替代剧毒氢氰酸的异丁烯制甲基丙烯酸甲酯(MMA)绿色技术(100,000吨/年工业应用),产生了良好的经济和社会环境效益。相关技术受到德国 BASF、美国 Ford 等20 多家企业高度评价或开展合作,引领并推动了离子液体绿色技术的产业化进程。

化学公益贡献简述

二十余年来,在离子液体科学、过程工程学科等方面对化学学科、特别是绿色化学的发展做出了突出贡献。发展了离子液体科学中的“Z键”、“离子簇”、 “准液体”等创新概念,针对过程工程提出了“绿色度”评价标准。建立了近5000余种离子液体70万条数据,目前是世界上离子液体种类的离子液体数据库。撰写及主编了《Ionic Liquids: Physicochemical Properties》、《Physicochemical Properties of Ionic Liquid Mixtures》、《Structures and interactions of ionic liquids》、《离子液体-从基础研究到工业应用》、《离子液体与绿色化学》等影响广泛的中英文专著8部。连续5年入选Elsevier高被引学者。发起了成立离子液体专业委员会,组建了离子液体北京市重点实验室、CAS-TWAS绿色技术卓越中心,创办了Green Energy & Environment、Green Chemical Engineering等期刊,推动了中科院绿色过程制造创新研究院以及国科大化工学院的设立,成立了“一带一路”国际绿色技术联盟,创办了亚太离子液体国际会议、全国离子液体与绿色过程学术会议等系列会议,作为第一完成人获国家自然科学二等奖、侯德榜化工科技成就奖等10余项奖励,极大地推动了离子液体科学、过程工程学科的发展。
20余年来,始终致力于促进化学学科和技术的普及、推广、繁荣和发展。担任中国化学会第29届理事会理事,兼任全国化学热力学和热分析学术委员会等多个化学学科的学术委员会委员,也是《科学通报》、《中国科学:化学》、《化学研究》等多个国内期刊的编委。连续5年协助举办中国化学年会绿色化学分会、离子液体分会等,做大会报告/邀请报告百余次。在提高社会成员的化学科学素养、促进青少年人才成长方面,也做出了不懈努力。连续3年举办面向社会的中科院科普活动,连续7年为北京市科协承担青少年后备人才、拔尖人才的培养工作,已有30余名初、高中学习参与科研实践活动,多次获得国际大奖,为使我国化学科学跻身国际前列做出贡献。

代表性成果

(1)论文:作者(按原排序),题目,期刊名称,卷(期)(年),起止页码;
1)S. J. Zhang*, J. Sun, X. C. Zhang, J. Y. Xin, Q. Q. Miao, J. J. Wang, Ionic liquid-based green processes for energy production, Chem Soc Rev., 43(22)(2014), 7838-7869
2)S. J. Zhang*, N. Sun, X. Z. He, X. M. Lu, X. P. Zhang, Physical properties of ionic liquids: Database and evaluation, J. Phys. Chem. Ref. Data, 35(4)(2006) , 1475-1517
3)S. J. Zhang*, Y. H. Chen, F. W. Li, X. M. Lu, W. B. Dai, R. Mori, Fixation and conversion of CO2 using ionic liquids, Catal. Today, 115(1-4)(2006), 61-69
4)S. J. Zhang*, X. Li, H. P. Chen, J. F. Wang, J. M. Zhang, M. L. Zhang, Determination of physical properties for the binary system of 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate + H2O, J.Chem. Eng. Data, 49(4)(2004), 760-764
5)B. H. Xu, J. Q. Wang, J. Sun, Y. Huang, J. P. Zhang,X. P. Zhang, S. J. Zhang*, Fixation of CO2 into cyclic carbonates catalyzed byionic liquids: A multi-scale approach, Green Chem., 17(1)(2015), 108-122
6)M. Smiglak, J. M. Pringle, X. M. Lu, L. J. Han, S. J. Zhang*, H. S. Gao, D. R. MacFarlane*, R. D. Rogers*, Ionic liquids for energy, materials, and medicine, Chem. Commun., 50(66)(2014), 9228-9250
7)S. D. Kenarsari, D. L. Yang, G. D. Jiang, S. J. Zhang, J. J. Wang, A. G. Russell, Q. Wei, M. H. Fan*, Review of recent advances in carbon dioxide separation and capture, RSC Adv., 3(2013),22739-22773
8)K. Dong, S. J. Zhang*, Hydrogen bonds: A structural insight into ionic liquids, Green Chem., 18(10)(2012), 2748-2761
9)X. P. Zhang, X. C. Zhang, H. F. Dong, Z. J. Zhao, S. J. Zhang*, Y. Huang, Carbon capture with ionic liquids: overview and progress, Energy Environ. Sci., 5(2012), 6668-6681
10)R. J. Liu, S. W. Li, X. L. Yu, G. J. Zhang*, S. J. Zhang*, J. N. Yao, B. Keita*, L. Nadjo, L. J. Zhi, Facile synthesis of Au-nanoparticle/polyoxometalate/graphene tricomponent nanohybrids: An enzyme-free electrochemical biosensor for hydrogen peroxide, Small, 8(9)(2012), 1398-1406
(2)专利:申报人(按原排序);专利名称;申请年份、申请号;批准年份、专利号;
1)S. J. Zhang, J. Sun, W. G. Cheng, J. Q. Wang, J. X. Zhang, Z. Z. Fu, X. P. Zhang, Process for Producting Ethylene Glycol Catalyzed by Ionic Liquid, 申请号:US 8,658,842 B2, 2014年2月25日, Patent No. US 8,658,842 B2
2)张锁江,聂毅,孟祥磊,郑双双,张香平. 离子液体溶剂中角蛋白分子的化学交联新方法, 申请号:201510296536.7, 2018年6月15日, 专利号:ZL 201510296536.7
3)张锁江, 周理龙, 王蕾, 一种用于异丁烯醛氧化制异丁烯酸的负载杂多酸催化剂, 申请号:201510689082.x, 2018年9月4日, 专利号:ZL 201510689082.x
4)吕兴梅,杨继明,周清,徐俊丽,张锁江. 一种离子液体-氨基磺酸二元体系从秸秆中提取高纯纤维素的方法. 申请号:201611261729.X, 2018年9月4日, 专利号:ZL 201611261729.X
5)张锁江,刘莹,宋彦,成卫国,孙剑. 聚离子液体纳米催化环加成反应合成环状碳酸酯的方法, 申请号:2018年6月15日, 专利号:ZL 201410392681.0
6)张锁江,张海涛,袁培. 离子液体电输运性质高精度测量装置及用其测量磁电阻效应的方法. 申请号:201510243988.9, 2018年5月15日, 专利号:ZL 201510243988.9
7)高红帅,张香平,冯佳奇,曾少娟,张锁江. 一种离子液体复配体系协同催化制备烷基糖苷的方法, 申请号:201610393047.8, 2019年1月25日, 专利号:ZL 201610393047.8
8)吕兴梅,冯咪,张杰,石春艳,侯丹峰,辛加余,张锁江, 利用离子液体从虾壳制备甲壳素、蛋白质和有机酸钙方法, 申请号:201710165181.7, 2019年2月15日, 专利号:ZL 201710165181.7
9)成卫国,徐菲,孙剑,张延强,马聪凯,张锁江. 一种硫脲类离子液体催化制备环状碳酸酯的方法, 申请号:201610555285.4, 2019年3月29日, 专利号:ZL 201610555285.4
10)张锁江,刘艳荣,聂毅,张凯亮,张香平. 离子液体碳纳米导电溶液及远红外辐射发热材料的制备方法, 申请号:201610522872.3, 2019年5月24日, 专利号:ZL 201610522872.3
(3)著作:作者(按原排序),著作名称,出版社,出版年份,出版地;
1)S. J. Zhang, X. M. Lu, Q. Zhou, X. H. Li, X. P. Zhang, S. C. Li, Ionic Liquids: Physicochemical Properties, Elsevier, 2009, 北京
2)张锁江,张香平,王均凤等,绿色介质与过程工程,科学出版社,2019,北京
3)S. J. Zhang, Q. Zhou, X. M. Lu, Y. T. Song, X. X. Wang. Physicochemical Properties of Ionic Liquid Mixtures, Springer, 2017, 北京
4)Dickson Ozokwelu, S. J. Zhang, Obiefuna C. Okafor, W. G. Cheng, Nicholas Litombe. Novel Catalytic and Separation Processes Based on Ionic Liquids, Elsevier, 2017, 美国
5)S. J. Zhang, J. J. Wang, X. M. Lu, Q. Zhou. Structures and interactions of ionic liquids, Springer, 2014,
6)张锁江, 绿色介质与过程节能, 科学出版社,2014,北京
7)S. J. Zhang, X. M. Lu, Q. Zhou, X. H. Li, X. P. Zhang, S. C. Li. Ionic Liquids: Physicochemical Properties. Elsevier, 2009, 北京
8)张锁江,徐春明,吕兴梅,周清等,离子液体与绿色化学.北京:科学出版社,2009,北京
9)张锁江,吕兴梅等,离子液体—从基础研究到工业应用,北京:科学出版社,2006,北京
10)张锁江,张香平,绿色过程系统集成,北京:中国石化出版社,2006,北京
(4)重要学术会议邀请报告:作者(按原排序),报告题目,报告年份,会议名称、地点。
1)S. J. Zhang, Molecular Engineering—Ionic Liquids:Z-bond → Clusters → Quasi-liquid, 2019 molecular simulation workshop, Hangzhou, China(Invited Lecture), 2019
2)S. J. Zhang, Ionic Liquids:Z-bond → Clusters → Quasi-liquid, American Chemical Society (ACS) 2019 Spring Meeting, Orlando, USA(Invited Lecture),2019
3)S. J. Zhang, Ionic Liquids:Z-bond → Clusters → Quasi-liquid, 6th Asian-Pacific Congress on Ionic Liquid & Green Processes (APCIL-6), Yonago, Japan (Plenary Lecture), 2018
4)S. J. Zhang, Green Process Engineering: Fundamental & Applications of Ionic Liquids, AIChE Annual Meeting, Minneapolis, USA (Invited Lecture) 2017
5)S. J. Zhang, Ionic Liquids: Molecule → Engineering, The 17th Congress, Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering, Hongkong, China (Invited Lecture) 2017
6)S. J. Zhang, Ionic Liquids: Molecule → Engineering, 2017 NTNU Seminar, Trondheim, Norway (Invited Lecture), 2017
7)S. J. Zhang, Ionic Liquids: Molecule → Engineering, 2017 Luleå University of Technology Seminar, Stockholm, Sweden (Invited Lecture), 2017
8)S. J. Zhang, Ionic Liquids for Green Energy Engineering---Angstrom aggregates in ionic liquids, The 3rd USA-China Symposium on Energy, Philadelphia, USA (Invited Lecture) , 2016
9)S. J. Zhang, Z-bond and Meso-structure of Ionic Liquids, 4th Asia-Pacific Conference on Ionic Liquids and Green Processes/6th Australasian Symposium on Ionic Liquids (APCIL-4/ASIL-6), Sydney, Australia. (Plenary Lecture), 2014
10)S. J. Zhang, Ionic liquids: From Fundamentals to Applications, The Mid-Term Evaluation for the Max Planck Partner Group, Magdeburg, Germany (Plenary Lecture), 2013

代表性奖励荣誉情况

1.张锁江(1/1), 侯德榜化工科技成就奖, 2014.9.10,协会级
2.张锁江(1/5),王键吉,张香平,吕兴梅,董坤, 离子液体的构效关系及其化学工程基础研究, 国家自然科学奖,2010.11.29,国家级,二等奖
3.张锁江(1/14),李春喜,张香平,刘晓敏,董坤,周清,吕兴梅,成卫国,何宏艳,韩丽君,王蕾,孙剑,闫瑞一,姚晓倩, 离子液体的结构、性质及应用基础研究, 2009.10.13,省部级,一等奖
4.张锁江(1/10),张香平,何宏艳,吕兴梅,成卫国,聂毅,王蕾,赵国英,董海峰,张兰,2017年中国科学院科技促进发展奖,2017.1,省部级
5.张锁江(1/15),刘会洲,李春喜,张香平,阎瑞一,于英豪,成卫国,吕兴梅,郭晨,孙剑,李增喜,王蕾,董坤,姚晓倩,何宏艳,离子液体的规模化制备及清洁工艺技术,北京市技术发明奖,2007,省部级,二等奖

*以上信息由会士个人更新和维护。