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化工学院一碳化工团队、理学院基础化学实验中心获“天津市三八红旗集体”荣誉称号

      2023-03-08       

编者按:

科教赋能促发展,巾帼建功绽芳华。天津大学化工学院一碳化工团队、理学院基础化学实验中心荣获2021-2022年度“天津市三八红旗集体”荣誉称号;经管学部傅利平、地科院刘静、自动化学院穆朝絮、人文艺术学院何慧俐荣获2021-2022年度“天津市三八红旗手”荣誉称号。

天津大学一碳化工团队

天津大学化工学院一碳化工团队面向国家能源高效利用和节能减排的重大需求,长期深耕C1资源的开发利用领域,重点围绕合成气催化转化、工业废气净化及资源化利用、CO2捕集与转化等绿色工艺开发,开展从基础到应用的贯通式研究。团队现有成员14人,负责人为马新宾教授。团队有9名女性科研骨干,女性占比64.3%。

图1 一碳化工团队集体照

一、坚持科技创新、服务国家能源清洁高效利用和碳减排需求

团队立足煤炭清洁高效利用的国家需求,攻坚卡脖子难题。围绕合成气制含氧化合物绿色工艺、二氧化碳捕集与利用中的关键科学问题,从反应机理、催化剂设计、多相传递、系统集成与工程放大等方面开展从基础到应用的贯通式研究工作。承担国家“863”计划项目、重点研发计划项目及课题、国家自然科学基金重点项目、天津市重大专项项目等国家、省部级项目30余项,累计科研经费超8100万元,并通过校企合作,积极推动科技成果转化。

围绕合成气制乙二醇成套技术,发明了高效稳定、鲁棒性强的Pd基草酸酯合成催化剂和Cu基加氢催化剂,研究成果在多套煤制乙二醇工业装置中获得成功应用。酯加氢Cu催化剂相关的基础研究成果SCI被引频次排名第1,形成了重要的国际学术影响力,也获得了国家自然科学二等奖等一系列重要学术奖励。

针对目前富CO工业废气利用率低且CO2排放量大的问题,突破了尾气净化与CO高效定向分离技术,开发了多种催化剂、过程强化设备及系统工艺,首创了以黄磷尾气、钢厂尾气等为原料制草酸、碳酸二甲酯、甲酸钙等系列高附加值产品新路线。

围绕CO2捕集与转化技术,创制了离子掺杂的高温钙基CO2吸附剂,大幅提升钙基吸附剂的吸附活性与稳定性,开发了环氧乙烷诱导的CO2经碳酸乙烯酯加氢制甲醇联产乙二醇新工艺,完成了国际首套碳酸乙烯酯加氢千吨级中试验证。

图2 王悦主持CO2经碳酸乙烯酯加氢制甲醇联产乙二醇千吨级中试

研究成果在Nat. Commun.、JACS等期刊发表SCI论文400余篇,获授权国际专利7项、中国发明专利40余项,并成功应用于5套中试及13套工业装置,合计产能逾240万吨/年,推动了我国煤制乙二醇/乙醇技术发展、工业尾气高值化利用及CO2减排,实现了企业的节能增效。获国家自然科学二等奖、教育部技术发明一等奖、中国石化联合会技术发明一等奖、中国化工学会基础研究成果一等奖、中国专利优秀奖、天津市专利金奖、科技部重点领域创新团队等奖励。团队成员中女性科研骨干王胜平、李振花、王悦、黄守莹等均深度参与上述关键催化剂及技术的研发与工程放大工作,并获多项科技奖励。

二、坚持立德树人,培养化工行业优秀拔尖人才

在本科教学中,团队坚持立德树人为本,积极推进课程思政建设和教学改革,取得了丰硕成果。《化学工艺学》获评国家级一流本科课程和天津市教学团队。获得了石化教育教学成果一等奖、天津市教学成果二等奖等奖励。团队王胜平获天津大学课程思政教学竞赛专项奖,黄守莹获全国高等院校化工类专业教师课程思政能力大赛特等奖、全国高校本科化工类专业优秀课程思政案例二等奖等。

图3 化学工艺学教学团队及课程建设

在研究生培养中,团队着力打造党和国家发展需要的化工拔尖人才。在科学研究和工程实践中培养学生的服务意识、科创精神和奉献品质。王胜平、黄守莹等指导的研究生多次获市级优秀学位论文奖、国家奖学金、校优秀毕业生等荣誉。迄今为止,团队毕业的研究生中已有2人入选国家级人才、5人入选国家级青年人才、多人任职985高校、中科院研究所及中石化、国能集团等大型国企。

图4 指导研究生科研和工程实践

近年来团队通过引育结合,不断强化人才队伍建设。引进国家级青年人才张生教授,新加坡籍罗诗妮副教授。自主培养的王悦获国家优青资助、入选博士后创新人才支持计划、获中国催化新秀奖等荣誉;黄守莹获德榜化工科技青年奖等荣誉;王悦、王美岩牵头获批国家重点研发计划青年科学家项目,王胜平2次承担重点研发计划课题。

图5 王悦获中国催化新秀奖、黄守莹获侯德榜化工科技青年奖

三、提升国际学术影响力,为国家和地方经济社会发展建言献策

团队追求卓越,积极提升国际话语权和学术影响力。主办了第五届国际可持续化工产品与过程工程学术会议、承担了APEC清洁煤技术转化与推广项目并举办研讨会、英国皇家学会国际合作基金等项目。马新宾、王胜平作为CO2方向中方负责人和代表,深度参与创新使命(Mission Innovation)碳捕集和工业净零排放国际行动,在国际社会发出中国声音。马新宾任化工三大期刊Ind. Eng. Chem. Res.副主编,黄守莹任Chin. Chem. Lett.高级编委、Catal. Today客座编辑等职。

团队甘于奉献,为行业和地方经济发展建言献策,贡献“天大”智慧。参与了国家重点研发计划指南和实施方案编制,多次承担天津、浙江等地的科技发展战略研究计划项目。疫情期间,王胜平作为中国科协“科创中国”专家服务团成员,多次赴银川、七台河等城市,为其能源化工发展提供政策建议与技术支持,被科创中国作为典型案例宣传报道。

图6主办和参与重要国际学术会议、为能源基地发展建业献策

天津大学化工学院一碳化工团队以女性为重要骨干力量,充分发挥当代女性担当使命、应对挑战的精神,精诚合作、实现科技自立自强,彰显了女性科研工作者智慧与魅力,为实现我国煤炭清洁高效利用和碳中和目标,培养创新型/复合型化工人才发挥了积极和重要作用。


理学院基础化学实验中心

天津大学理学院基础化学实验中心(下称“中心”)是教育部首批国家级实验教学示范中心、国家级虚拟仿真实验教学中心和天津市级教学团队。中心落实立德树人根本任务,以提高人才培养质量为目标,坚持实验教学水平高标准,引领化学化工实验教育教学改革,为创新人才培养及新工科建设提供坚实支撑。中心现有教职工26人,其中女性占到73%,服务学校20个专业、200多个教学班,涉及实验内容近百项,每年有7000人次在这里进行基础化学实验。

打造三位一体实验教学模式

中心建成103个信息化实验项目,与全部实体实验项目对应;另有25个信息化创新实验项目,项目均源自化学新实验设计竞赛的获奖作品,作为拓展资源培养学生科学思维和创新能力。每个信息化实验项目都包括视频讲解、文本讲义、PPT课件、单元测试、单元作业和期末考试(供社会学员使用)等在线资源。与此同时,中心建成化学化工虚拟仿真平台,上线126项虚拟仿真实验软件,网站资源随着实验内容及计算机技术的更新而不断丰富,为校内外师生提供多种学习问题解决方案。

通过数字化、网络化和智能化提升,中心逐渐打造了“在线课——实体实验——虚拟仿真”三位一体的实验教学资源平台开启了以水平提升、角色转变”为特征的实验教学改革,不断推进在线平台预习与课上实践操作相结合的混合式教学。“在线课”侧重基本操作,用于预习和考核;“实体实验”包括设计实验和创新实验,可强化能力训练;“虚拟仿真”则拓展延伸实体实验教学内容,实现了虚实结合。这种模式变封闭课堂为开放课堂,实现了空间、时间、内容上的开放;采用“案例教学”“错例演示”“虚实结合”等多种新型教学模式,考核方式多样,使学生掌握高阶知识,开展高阶思考,进而提升学生的综合能力。

构建多层次多种类实验教学项目

为配合学校学分制改革和贯通培养要求,中心构建基础化学实验教学项目93项,充分满足了校内外不同层次学生的个性化培养需求。例如,通过科普竞赛构建的科普实验项目,服务于广大中小学生;通过教改立项整合生化中的化学实验,着眼于通识教育,服务对象主要是是非化类本科生;对传统实验进行水平提升和角色转变的改造,面向化类本科生,深入培养专业能力;把科研成果转化为学生竞赛,再转化为教改论文,进而形成创新实验项目,服务应用化学理科生和化工领军班的学生培养;面向高年级应用化学理科生及或化学专业研究生,因材施教调整理论计算与化学合成实验路线设计,形成了专门的计算化学实验。此外,还通过虚拟仿真实验,着力承接工业单元操作和高危实验等实践类课程,有效规避各类风险。

在与信息化技术充分结合的基础上,中心已经形成了多层次实验教学课程体系,以及多学科交叉、体系完善、功能齐全,集实验、实训、实践为一体的大化学化工平台,切实把课程思政、创新思维、工程意识及实践能力培养贯穿于实验教学的全过程,有效推动实现全方位育人功能。

建设信息化数字化课程和教材资源

中心特别重视多维信息化资源建设,建设和完善了以实验视频、实验错例、安全教育视频为主体的的实验教学数字化资源,以虚仿平台、虚仿实验项目为主体的虚拟仿真教学资源。在“互联网+教材”模式下,各类信息化资源可随时更新、与时俱进,在线课程和新形态教材深度交互,构成了新维度的信息化教学资源,有力支撑了教学模式改革,搭建起课堂与实验教学的枢纽和桥梁。

中心以数字化为先导,为新形态国家级规划教材和国家级一流课程提供信息化实验资源,基础化学系列新形态教材累计发行量近百万册,弥补了长久以来理论课教材和在线课的实验教学资源的不足。近两年,中心还出版了新形态教材《化学化工虚拟仿真实习》《基础化学实验》(全英文)和《基础化学实验教程》,完善了所有基础实验的在线课程,另有5门留学生全英文实验在线课程,服务于学校实验教学模式改革。同时,履行社会服务职能,面向社会学员开放和分享优质实验教学资源,参与学习的社会学员累计超过50万人次。

近年来,中心获天津市教学成果特等奖一项(2022,第一单位),天津市教学成果二等奖一项(2018,第一单位),天津市教学成果二等奖一项(2022,参与),近五年在各类期刊发表教改论文四十余篇,1本教材获得天津市高校思政优秀教材。中心教师牵头负责和参与国家级精品在线开放课1门,国家级一流课程5门,天津市一流课程5门,天津市高校课程思政示范课1门。中心教师在中国慕课大会、教育部高教司在线开放课程建设与应用研修班等会议作专题报告30余场。中心教师中,1人获天津市三八红旗手,3人获天津市教学名师,4人获宝钢优秀教师奖,2人获天津大学求是教学楷模,2人获天津大学三八红旗手,2个实验教学团队获天津大学三八红旗集体,1人获天津市青年教师讲课大赛一等奖。中心教师指导学生参加各类学科竞赛和实验竞赛,获得天津市大学生创业计划竞赛金奖一项,第三届全国大学生化学实验创新设计大赛总决赛特等奖,“卓越杯”大学生化学实验竞赛一等奖。

编辑(刘晓艳 许亚文)