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专注环境安全与修复新材料研究 屡获创新成果——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
2019-07-04
能源与环境有着十分密切的关系。人类在获得和利用能源的过程中，不可避免的会对自然环境造成影响，如污染物的产生，如果处理不当，就会对环境造成不可逆的破坏，如何在发展经济的同时做好环境保护，实现能源的可持续发展，成了摆在科研工作者面前的一个重要课题。
环境友好能源材料国家重点实验室（西南科技大学）晏敏皓研究员多年来专注于环境修复材料研究，充分利用国际前沿大科学装置技术，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，带领团队在多个研究领域取得了多项重要研究成果。
1 专注科研创新，收获丰硕研究成果
他专注科研创新，带领团队先后开展了地质介质胶体与锕系核素的作用机理研究、纳米改性地质介质粘土材料研究以及高效光响应环境修复材料研究。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，在核废物安全处理处置中具有较高的潜在应用价值。
1.1 超顺磁性氧化铁纳米颗粒对水相中铀的吸附行为研究
铀作为核工业的核心元素，对其开展研究不仅具有重要的科学意义和实际应用价值，也将对其他核素的研究工作也有着重要的指导作用。晏敏皓研究员团队在水相中合成出具有高度胶体稳定性的超顺磁氧化铁纳米颗粒，利用小角X射线散射技术（SAXS）结合透射电镜（TEM）与吸附分配系数（Kd）等手段，分别研究了在酸性（pH=2）水环境中无机超顺磁氧化铁纳米颗粒对铀酰离子的吸附及在中性（pH=7）水环境中聚合物包裹的超顺磁氧化铁纳米复合粒子对铀酰胶体的吸附。结果表明氧化铁纳米颗粒在中性和酸性条件下均能有效吸附水相中的铀（VI），且氧化铁纳米颗粒具有顺磁性，可以通过外加磁场的方式轻松地将吸附后的纳米颗粒从水相中分离出来，故而该胶体材料对有效去除/提取水环境中的铀（VI）具有潜在的应用价值。
1.2 具有超高吸附性能的Ce-Al氧化物柱撑膨润土研究
存放于地质处置库中的核素存在泄露的隐患，一旦泄露的核素与处置库的屏障材料结合形成假胶体并随地下水向生物圈迁移，则会直接威胁人类的安全。因此，确保处置库屏障对核素的有效封堵与滞留，显得至关重要。团队对天然膨润土进行纳米结构化改性得到Ce-Al膨润土材料，此材料对钚-239具有超高吸附性能（为天然膨润土的50倍）。该纳米结构改性膨润土集“超高吸附性能力”与“极低胶体迁移能力”于一身，能有效解决放射性核素与地下水中矿物胶体结合发生迁移的问题，具有较强的潜在应用价值。研究结合中子、X射线小角散射等大科学装置，系统地研究了溶液中纳米结构改性剂以及Ce-Al改性后膨润土的微结构，特别使用中子小角散射的衬度变换技术验证了改性膨润土的亲水特性。
1.3 高性能光催化降解材料研究
TiO2纳米管阵列具有丰富的电子渗流路径和优异的电荷转移性能，被广泛用于光催化裂解水和污染物降解。然而，TiO2只能吸收紫外光（约占太阳光波长的4%～5%），限制了太阳光的利用率。晏敏皓研究团队提出了一种新的偏压辅助沉积法，将ZnFe2O4纳米晶均匀分散在TiO2纳米管阵列的管壁上，制备了一种ZnFe2O4/Fe2TiO5/TiO2纳米管阵列复合材料。此复合结构中I型和II型能带结构共存并交错排布，有效促进了光生电子-空穴对的分离，从而大大提高了可见光的吸收和光催化活性。
2 荟聚精英，打造高水平团队
科研要取得大成，不可能凭一己之力，必须要有优秀的团队通力合作。晏敏皓研究员依托环境友好能源材料国家重点实验室（西南科技大学），充分利用自己的海外资源，于2015年起负责建设实验室“国际科研与合作中心”，并担任“环境修复材料国际研究中心”主任一职。目前中心拥有成员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。其中包括欧洲同步辐射光源科学委员会主席、法国化学学会副主席、法国科研署基金委员会委员、澳大利亚皇家化学学会特许化学家、匈牙利科学院终身制研究员、四川省百人计划等海内外高层次专家10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，与中国工程物理研究院绵阳中子源（CMRR）、上海光源（SSRF）、中国散裂中子源（CSNS）、欧洲同步辐射光源（ESRF）、英国散裂中子源（ISIS）、匈牙利布达佩斯中子中心（BNC）合作密切。致力于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满足国家国民经济与社会发展需求的优秀科研成果。
专家简介
晏敏皓，全日制研究员，博士生导师，1979年生，四川绵阳人。法国公立曼恩大学（勒芒大学）、法国国家科研中心“凝聚态物理”实验室法国国家博士学位（2005—2008年），法国丹尼·狄德罗大学（巴黎七大）、法国国家科研中心“复杂系统与材料”实验室博士后（2008—2010年），法国“纳米科学基金委”、法国原子能研究所“低温与纳米技术”实验室“经理级”研究员（2010—2013年），现为“环境友好能源材料国家重点实验室（西南科技大学）”——环境修复材料国际研究中心主任。入选四川省海外高层次人才“百人计划”，中国科技城绵阳市“千英百团·军民融合高层次创新人才”，“科学中国人”2017年度人物。主要研究方向：①胶体纳米材料与界面行为研究；②锕系核素在水环境中的迁移研究；③X射线和中子小角散射实验技术与理论方法。现任中国微纳米技术学会青年工作委员会委员，中国核学会锕系物理与化学分会理事，中国晶体学会小角散射专业委员会（筹）委员。众多国际学术期刊审稿人。作为第一作者或通信作者，在国际学术期刊上发表SCI论文30余篇。曾受邀参加国际学术会议并作相关成果的大会及分会报告20余次。
