化工智能设计研究团队（2025年4月7日更新）

一、团队简介

随着5G大数据、人工智能的迅猛发展，给传统的化学、化工科研带来了崭新的机遇和挑战。对四大化学和三大化工传递提出了新时代的科研要求。为此，本团队结合已有的科研力量、各成员的研究特长、以及学院的发展需求，制定了“2系统”+“2平台”的研发领域与研究方向：(1) 智能材料发现系统；（2）过程模拟研发系统；（3）精准医疗开发平台；（4）智能化学实验平台。团队通过计算模拟和实验测试相结合，对相关材料的设计、材料基因的探索，工艺流程的优化等方面进行系统性的研究。 

二、主要团队成员

三、团队主要研究方向

1、智能材料发现系统

本系统是基于材料基因工程的材料结构表达，通过设计离散晶体结构的表征系统，在合理限制条件下，对现有数据库遍历晶体搜索；结合密度函DFT和第一性原理计算晶体的物理性质，利用机器学习来加速晶体结构空间的搜索，实现基于CalPHAD的微尺度结构和性能的预测。

2、过程模拟研发系统

本系统通过对反应过程的全物理模拟、结合3D打印过程，以及后处理过程的模拟（FDM/SLS）对大化工的反应过程进行系统的动力学和热力学性质的评估。这里面包括（1）对固定床反应器进行模型化，实现整个过程的优化设计和操作，根据不同反应体系，不同反应器类型，实现不同建模。（2）通过借助机器学习和自然语言处理算法，探索结晶成核、生长动力学规律，获取如成核、生长活化能、成核、生长级数等动力学参数，构建无机盐溶液结晶体系的动力学数据库，为优化无机盐结晶工艺条件、强化结晶过程、以及制造设备提供指导。（3）微通道反应的模拟、模型建立，并通过微通道反应器进行实验验证，在上述反应器反应动力学研究基础上，进一步对反应器内流场进行CFD仿真模拟，为消除反应器内流场死区，促进反应器内传质效应提供理论支撑。

3、精准医疗开发平台

本平台有三个研究方向：(1)是基于机器学习研究致病的基因突变、并通过组合传感器实现对多种肿瘤的精确诊断,比如通过计算机辅助设计基于IP受体激动剂的肺动脉高压新药的研发;(2)同时使用3D打印微米尺度成型技术进行可编程药物延迟释放的研发，实现药物的精准释放，对3D药物形貌、材质对释放机理的研发。(3)基于碳量子点、石墨烯量子点构筑超灵敏性全固态荧光探针对早期阿兹海默患者(tau蛋白、β-淀粉样蛋白)或心血管病患内体内(心肌钙蛋白I)致病蛋白进行精准检测和诊断，为现有医疗体系对着两类疾病早期精确诊断和治疗提供新方法。

4、智能化学实验平台

本平台科研包含了对化学实验仪器设备虚拟化的智能管理、智能化学实验软件平台开发、柔性储能器件以及传感器研发、和可持续低成本磁纳米材料的智能水处理技术。具体研发领域包括:(1)智能化学原料存储管理、化学原料输运操作管理、仪器设备操作管理、实验操作自动化、自动化学反应设计平台、反应进程监控测试管理、实验文档系统等; 目前的重点工作是构建酯化反应、糖化学反应数据库（ORD open reaction database，谱图）的建立，为实现智能药物设计提供方法学支撑;(2)基于生物质化合物的新型航空煤油前驱体，结合量化计算，分析各类航空煤油前驱体结构与其物理化学性质性质之间的关系，重点研发带支链或环状结构航空煤油前驱体高效非均相催化合成方法，实现低凝固点、高能量密度可再生航空煤油前驱体绿色催化路线;(3)研发各类新型传感器、柔性储能器件，碳点光催化剂等纳米结构，用于农业、军事、工业、可穿戴民生中的应用;(4)可持续低成本磁纳米材料的智能水处理技术在水和废物处理、净化和绿色能源生产中的应用，比如设计带磁铁矿功能化的可回收聚合物用于不同水环境中的修复。

四、承担的部分科研项目

1. 四川轻化工大学人才项目，形貌与材质对3D药物释放机理的研究，100万元，项目负责人：范华军，起止时间：2020.11-2023.11。

2. 美国国家能源部，Consortium of Energy Sciences: Experimental and Modeling, 300万美元，项目负责人：范华军，起止时间：2019.10-2023.09。

3. 美国国家科学基金，Fostering Student Success and Diversity in STEM by Combining Scholarship Support with Mentoring and Research Engagement，100万美元，项目主要参与人：范华军，起止时间：2019.09-2024.09。

4.四川理工学院人才引进项目，活性炭催化臭氧化降解油田采出水中的聚丙烯酰胺的研究，10万元，项目主持人：尚建平，起止时间：2015.12-2018.12。

5.四川省教育厅科研重点项目，凹凸棒土催化臭氧化降解聚丙烯酰胺废水的研究，2.0万元，项目主持人：尚建平，起止时间：2016.12-2018.12。

6.精细化工助剂及表面活性剂四川省高校重点实验室开放基金项目，Pd/TiO2体系光氧化降解VOCs研究，2.0万元，项目主持人：尚建平，起止时间：2020.05-2022.05。

7.广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室开放基金，对二甲苯液相氧化过程强化，3.0万元，项目主持人：尚建平，起止时间：2021.01-2022.12。

8.中国石油天然气股份有限公司冀东油田分公司重点项目，压裂液微观结构、机理分析，16万元，项目重要参与人：尚建平，起止时间：2020.04-2020.08。

9.四川省科技厅项目，3D打印缓释药物工艺研究，10万元，项目主持人：尚建平，起止时间：2021.01-2021.12。

10.精细化工应用技术泸州市重点实验室开放课题项目，氧化石墨烯/环氧树脂复合涂层的制备，1.2万元，项目主持人：尚建平，起止时间：2021.12-2023.12。

11.宜宾天原集团股份有限公司，高镍锂电池正极材料的热力学稳定性的理论探索，100万元，项目重点负责人：范华军，起止时间：2021.09-2024.08。

12.五粮液集团公司，酒糟再发酵资源化应用关键技术研发与集成，30万元，项目主持人：尚建平，起止时间：2021.04-2024.03。

13.化学合成与污染控制四川省重点实验室开放课题，糖类生物基表面活性剂的制备及其在化妆品中的应用，2万元，项目主持人：尚建平，2023.09-2026.08。

14. 四川轻化工大学人才引进项目，多级介孔无硫 Ni、Co双金属催化剂制备及催化合成绿色碳氢燃料的反应机制研究，10万元，项目负责人：付林，起止时间：2023.1-2025.12。

15. 泸州市重点实验室开放课题，双功能固体酸催化剂可控制备及其催化生物质衍生物制备航空煤油的应用研究，1万，项目负责人：付林，起止时间：2023.1-2024.12。

16.湖南省研究生科研创新项目，无硫 Ni、 Co 双金属短大孔催化剂的制备及催化合成绿色碳氢燃料的反应机制研究，2万，项目负责人：付林，2018.1-2019.12。

17.国家自然科学基金面上项目,掺 Zr 短大孔硅基无硫 Ni-M 双金属催化油脂同碳转化碳氢燃料的反应机制，66万，项目主要参与人：付林，2018.1-2021.12。

五、部分代表性论文

[1] Fan, H.-J. and Hall, M. B. High-Spin Ni(II), a Surprisingly Good Structural Model for [NiFe] Hydrogenase Journal of the American Chemical Society. 2002,124(3), 394-395,

[2] Fan, H.-J. and Hall, M. B. A, Capable Bridging Ligand for Fe-Only Hydrogenase: Density Functional Calculations of a Low-Energy Route for Heterolytic Cleavage and Formation of Dihydrogen, Journal of the American Chemical Society. 2001,123 (16), 3828-3829.

[3] Zhou, Guoquan; Chen, Ke; Yang, Zehui; Shao, Danfeng; Fan, Hua-Jun, Solubility and thermodynamic model correlation of zonisamide in different pure solvents from T = (273.15 to 313.15) K, Journal of Chemical & Engineering Data 2020, 65, 7, 3637-3644.

[4] Yi Jin, Qi Zhou, Zhenghui Li, Zehui Yang, Hua-Jun S. Fan, Calcium-Cross Linked Polysaccharide Microcapsules for Controlled Release and Antimicrobial Applications, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2020, 600, 125025.

[5] Carena L. Daniels, Megan Knobeloch, Philip Yox, Marquix A. S. Adamson, Yunhua Chen, Rick W. Dorn, Hao Wu, Guoquan Zhou, Huajun Fan, Aaron J. Rossini, and Javier Vela, Intermetallic Nanocatalysts from Heterobimetallic 10–14 Pyridine-2-Thiolate Precursors, Organometallics, 2020, 39, 7, 1092–1104.

[6] Huaiming Du, Yandaizi Zhou, Dongqi Zhao, etc. Fluidization stability vs. powder history of Geldart group C+ particles. Powder Technology, 2021,384:423-430.

[7] Lin Fu, Zhaoxin Liu, Xin Li, Yongfei Li, Houyi Yang, Yuejin Liu, Boosting bio-lipids deoxygenation via tunable metal-support interaction in nickel/ceria-based catalysts, Fuel, 2022, 322, 124027.

[8] Ajibola A. Bayode., Eny Maria Vieira., Roshila Moodley., Samson Akpotu., Andrea S.S.de Camargo., Despo Fatta-Kassinos., Emmanuel I. Unuabonah., Tuning ZnO/GO p-n Heterostructure with Carbon Interlayer Supported on Clay for Visible-light Catalysis: Removal of Steroid Estrogens in Water. Chemical Engineering Journal, 2020, 127668.

[9] Lin Fu, Wenxia Ba, Yongfei Li, Xin Li, Jingxuan Zhao, Simiao Zhang, Yuejin Liu. Hydrodeoxygenation of non-edible bio-lipids to renewable hydrocarbons over mesoporous SiO₂-TiO₂ supported NiMo bimetallic catalyst. Appl. Catal. A: Gen., 2022, 633, 118475.

[10] Lin Fu, Yongfei Li, Huamin Cui, Wenxia Ba, Yuejin Liu. Highly stable and selective catalytic deoxygenation of renewable bio-lipids over Ni/CeO₂-Al₂O₃ for N-alkanes. Applied Catalysis A: General, 2021, 623, 118258.

[11] Ajibola A. Bayode, Dayana M. dos Santos, Martins O. Omorogie, Olumide D. Olukanni, Roshila Moodley, Olusola Bodede, Foluso O. Agunbiade, Andreas Taubert, Andrea S. S. de Camargo, Hellmut Eckert, Eny Maria Vieira, Emmanuel I. Unuabonah., Carbon-Mediated Clay-Fe2O3–Graphene Oxide Photocatalytic Nanocomposite for the Removal of Steroid Estrogens in Water. Journal of Water Process Engineering, 2021, 40 ,101865.

[12] Jianping Shang*, Zhiqi Xue, Zhengliang Dong, Lin Fu, Xiaoping Qin, Tong Peng, Jiapeng Zheng, and Hua-Jun Shawn Fan. Modeling of Liquid-Phase Oxidation of Para-xylene at a Low Oxygen Partial Pressure, Ind. Eng. Chem. Res. 2023, 62(40): 16302-16308.

[13] Jianping Shang*, Zhiqi Xue, Bin Huang, Zhiqin Cao. Photocatalytic removal of organic pollutants by SiO2 modified BiOCl nano-sheets with abundant oxygen vacancies. Inorganic Chemistry Communications. 2023, 158, 111485.

[14] Saheed O. Sanni, Theo H.G. Moundzounga, Ekemena O Oseghe, Nils H. Haneklaus, Elvera L. Viljoen, Hendrik G. Brink, One Step Green Synthesis of Water-Soluble Fluorescent Carbon dots and its application in the detection of Cu²⁺,Nanomaterials, 2022,12 (6), 958.[15] Zhang, Wenzhong, et al. Ionic Liquid Crystal Thin Film as Switching Layer in Nonvolatile Resistive Memory. ACS applied materials & interfaces 2023, 15 (45), 52806-52813.

[16] Zhang, Wenzhong, et al. Sn-fused perylene diimides: Synthesis, mechanism, and properties. Chinese Chemical Letters. 2024, 35(10): 109582.

[17] Zhang, Wenzhong, et al. Near Room Temperature Multilevel Resistive Switching Memory with Thin Film Ionic Liquid Crystal, Journal of Materials Chemistry C. 2024, 12(25): 9321-9327.

[18] Dong Zhang, Takuya Okamoto, Vasudevanpillai Biju. Thermodynamically and Kinetically Controlled Nucleation and Growth of Halide Perovskite Single Crystals. Small (2023): 2304900.

[19] Sankaramangalam Balachandran Bhagyalakshmi, Dong Zhang, Vasudevanpillai Biju. Electroluminescence of Halide Perovskite Single Crystals Showing Stochastically Active Multiple Emitting Centers. The Journal of Physical Chemistry C 126.42 (2022): 17826-17835.

[20] Kunlei Wang, Zuzanna Bielan, Maya Endo-Kimura, Marcin Janczarek, Dong Zhang, Damian Kowalski, Anna Zielińska-Jurek, Agata Markowska-Szczupak, Bunsho Ohtani, Ewa Kowalska. On the mechanism of photocatalytic reactions on CuxO@TiO₂ core–shell photocatalysts. Journal of Materials Chemistry A 9.16 (2021): 10135-10145.

[21] Ming Wang^#, Yaling Li^#, Dengxin Yan, Hui Hu, Yujie Song, Jiamin Sun^*, Songtao Xiao^*, Yanan Gao^*. Dipole Polarization Modulating of Vinylene-Linked Covalent Organic Frameworks for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution. Chinese Journal of Catalysis, 2024, 65, 103–112.

[22] Ming Wang, Jiaying Qian, Shenglin Wang, Zhongliang Wen^*, Hui Hu, Yanan Gao^*. Benzodiazole-based Covalent Organic Frameworks for Enhanced Photocatalytic Dehalogenation of Phenacyl Bromide Derivatives. Polymers, 2024, 16, 2578.

[23] Ming Wang, Hua Hou, Baoshan Wang, Huanjun Xu, Chaoyuan Zeng, Hui Hu^*, Yanan Gao. Theoretical Study of the Role of a Catalytic Water Molecule in the Hydrolysis of Thionyl Tetrafluoride (SOF₄). The Journal of Physical Chemistry A, 2020, 124, 5615–5620.

六、部分授权专利

1.尚建平，陈茂，谭林丰，詹举博，杨郭，郝世雄，覃孝平，赵彬. 一种利用改性活性炭去除油田采出水中污染物的方法，中国，（中华人民共和国国家知识产权局，ZL202011019457.9）

2.刘跃进，付琳，周莉平，李勇飞. 一种催化棕榈酸甲酯加氢脱氧转化为生物燃油的方法., 中国，（中华人民共和国国家知识产权局，CN111909737B）

3尚建平,付琳,张衍君,董正亮,覃孝平,薛之奇,樊贝贝.一种改性凹凸棒土的制备方法及其在去除废水中氟离子中的应用. 中国，（中华人民共和国国家知识产权局202311078977.0）

4. 尚建平，陈茂，谭林丰，詹举博，杨郭，郝世雄，覃孝平，赵彬. 一种利用改性活性炭去除油田采出水中污染物的方法，ZL202011019457.9

5.尚建平，范华军，覃孝平，赵彬，郝世雄，田海洋，樊贝贝，薛之奇. 一种氧化石墨烯改性环氧树脂涂料的制备方法, 中国，（中华人民共和国国家知识产权局202111067786.5

6.尚建平，薛之奇，覃孝平，刘杰，李磊，田海洋，樊贝贝. 一种负载双金属的凹凸棒土催化剂的制备方法及应用，中国，（中华人民共和国国家知识产权局，202111239519.1）

7.尚建平，樊贝贝，覃孝平，刘杰，李磊，郝世雄，薛之奇. 一种改性凹凸棒土催化臭氧化降解含亚甲基蓝废水的方法，中国，（中华人民共和国国家知识产权局，202111239543.5）

8.尚建平，樊贝贝，范华军，覃孝平，赵彬. 一种赤泥基催化剂的制备方法和产品及其应用, 中国，（中华人民共和国国家知识产权局，ZA2022/10502）

9.尚建平，薛之奇，曾建，董正亮，覃孝平，樊贝贝，郝世雄，范华军. 一种氟化石墨烯改性环氧树脂涂层的制备方法, 中国，（中华人民共和国国家知识产权局，202210953405.1）

10.尚建平，刘成强，陈咏梅，范华军，王娇娜，樊贝贝，薛之奇，一种酒糟基美白化妆品的组合物及其制备方法, 中国，（中华人民共和国国家知识产权局，202211126611.1）