该方向综合运用各种现代材料制备和表征技术,制备新能源材料及其他特殊功能材料,并深入研究材料的成分、结构、性能及其相互关系。目前主要开展以下研究:

在国家自然科学基金、北京市自然科学基金、国家教委博士点基金等项目资助下开展了以下研究:

(1) 新能源材料制备与表征。制备基于矿物的高容量锂电池正、负极材料,研发新型储能器件。

(2) 新型发光材料制备与表征。合成矿物结构(磷灰石、冰晶石、萤石等)发光新材料,研究其成分、结构对发光性能的影响。

(3) 光催化材料制备与表征。制备TiO2、TiO2/蒙脱石、TiO2/上转换荧光粉等光催化材料,研究其成分-结构-性能关系。

已完成的研究包括:

(1) 研究了碱性长石的复结构现象,发现了一种碱性长石超显微双晶新类型,该项成果缩小了当时我国在这一领域与国际先进水平的距离; 研究了伊-蒙混层矿物的形成机制,提出了存在过渡型伊-蒙混层矿物的观点,并将θ-扫描技术引入粘土矿物的X射线定量分析中以提高 粘土矿物的X射线定量分析的精确度;参加推导了含八次及十二次对称轴准晶体的单形及点群;参加测定和研究过多个无机、有机、原子族 化合物的晶体结构和晶体化学问题;

(2) 在国内首先用扫描隧道显微镜和原子力显微镜对矿物表面结构进行研究,观察并解释了一系列新的矿物表面结构现象,研发了矿物表面SPM定 量表征方法及软件,成果受到国家自然科学基金委、原地矿部等部门和新闻单位、国内外同行的关注,被认为是我国矿物学研究的重要突破, 填补了我国在这一领域的空白,被选入国家自然科学基金委成果展,事迹被收入国家自然科学基金委编辑出版的(科学之星-记在科学基金资助下 坚持攀登创新的人们)一书;

(3) 合成了若干种V-P-O体系孔道结构新化合物,测定了晶体结构并研究了该类化合物的成分-结构-热稳定性关系;

(4) 研究了电气石的成分-结构-热释电性能关系;

(5) 制备了TiO2、TiO2/蒙脱石、TiO2/上转换荧光粉等光催化材料;

(6) 合成了若干种矿物结构(磷灰石等)发光新材料,研究了其成分、结构对发光性能的影响。

该方向成果曾获原地矿部科技成果三等奖1项、教育部科技成果三等奖1项。已申请国家发明专利10余项,在国内外重要刊物发表论文100余篇。

该方向以天然矿物为主要原料,研发各种用于土壤治理、污水(包括污染地下水)处理的高性能材料及其应用技术,并深入研究环境材料制备与去除污染物的机理。

已用蒙脱石、沸石、凹凸棒石、蛭石、海泡石、赤泥等天然矿物和工业废弃物制备了重金属污染土壤治理材料、氨氮/腐植酸污染地下水治理材料、工业和城市污水治理材料、 城市垃圾填埋场防渗材料,等等。运用柱撑技术、纳米技术制备了TiO2-蒙脱石光催化材料、纳米铁/活性炭材料、氧化锰矿物微波辅助氧化催化材料,等等。已申请国家发明专利 10余项,发表论文80余篇。

该方向以无机化学、有机化学和晶体化学等理论为指导,对层状结构、链层状结构化合物进行插层、柱撑和纳米化应用研究。

已开展了蒙脱石、蛭石、海泡石、凹凸棒石、云母等层状结构、链层状结构硅酸盐矿物的无机柱撑、有机插层及纳米化应用研究,深入、系统地研究了阳、阴、非离子型表面活性剂的插层工艺、插层机理及插层效果,无机柱化剂种类及柱撑条件对材料性能的影响,等等。制备了若干种无机柱撑蒙脱石、有机插层蒙脱石、有机插层蛭石和聚合物/层状结构硅酸盐矿物纳米复合材料, 一些成果正在进行中试转化。已申请国家发明专利10余项,发表论文90余篇。获国土资源部科技二等奖1项。

该方向以工艺矿物学研究为基础,综合运用各种先进的材料改性和制备技术,对重要非金属矿物和矿山尾矿、工业固体废弃物进行精细加工和综合利用研究,制备高附加值矿物材料,并达到节能减排、环境保护的目的。

已开展了膨润土深度提纯技术、石墨尾矿综合利用技术(制备烧结砖、装饰砖、提取残余石墨和云母制备超细复合粉体)、粉石英提纯及TiO2包覆技术、膨胀珍珠岩防火保温板制备技术、红柱石莫来石化及应用技术、纳米氧化镁包覆石墨粉体制备技术、水镁石制备水滑石技术等的研究,部分成果已完成中试。已申请国家发明专利8项,发表论文60余篇。