photo 王德峥
研究员 博士生导师
Ph.D. 1982, Yale University
E-mail: wangdezheng@tsinghua.edu.cn
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北京 100084 • 清华大学化工系
北京市绿色反应工程与工艺 重点实验室

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课程
:

 表面科学与多相催化           化学反应动力学及机理

简历:
B.S. (ChE) Rochester 大学 (1977)
Ph.D. (ChE) 耶鲁大学 (1982)
访问学者, Gent 大学, 比利时 (1993)

兼职:
催化学报》《Journal of Energy Chemistry》《化学反应工程与工艺》  编委 《化学学报》  编委顾问

Tau Beta Pi, Sigma Xi  会员


化学反应动力学与多相催化

截至二十世纪九十年代,因为缺少多相反应的微观动力学表征技术和计算硬件能力不足,化工学科对多相反应过程(包括主体流动、反应、传质、传热等的耦合过程)的描述仅使用拟均相模型以及含有"有效因素""失活因素"等人为调节参数的宏观表达式。使用粗糙的宏观表达式导致化工放大过程必须通过很多阶段的逐步放大,以保持每段放大的操作条件逐步改变,而每次放大均是关联前一次的循序渐进 (Lerou JJ and Ng KM, Chemical reaction engineering: A multiscale approach to a multi-objective task. Chem. Eng. Sci. 51 (1996) 1595)。另一个缺点是宏观调整因素掩盖了重要的微观机理信息,导致反应器放大工作很难应用基础科学的新发现,例如在中型放大实验以后基本上不能再改变催化剂、原料等。
  新近的化学反应工程思想要求对化学反应的描述和表征能够与主体流动、传递过程等在机理水平耦合,并要求它与多尺度的模型和计算兼容
(Lakatos BG, Multilevel modeling of heterogeneous catalytic reactors. Chem. Eng. Sci. 56 (2001) 659) 。此外,为了缩短反应器放大所需的时间,要求催化剂研制、动力学表征、反应器设计、过程 模拟优化、中型试验等各项研究工作尽可能并行,各项研究的进展和成果能够立即被纳入其它项研究(Gembicki SA, Vanden Bussche KM,Oroskar AR, Novel tools to speed up the technology commercialization process. Chem. Eng. Sci. 58 (2003) 549)。这就要求充分提取化学反应信息,即获取以描述化学本质为基础的多相微观动力学。这一目标思路简单,即动力学表征按照化学原理进行,在分子水平描述基元反应的化学反应微观动力学。但是通过实验实现这一目标极具挑战性,主要难点为:化工过程的本质动力学都具有超复杂性的反应网络,对其基元反应常数的估计和测量需要新的技术。
  化学反应动力学表征是理论指导的实验学科,因此这方面具有竞争力的工具应包括理论计算和实验表征两方面,主要内容涉及:催化剂孔内的分子扩散模拟计算和实验测量、反应过度态的量化模拟计算、分子水平的热力学数据和活化能计算、了解并能吸取材料科学的新发现、具有基元反应机理分析和微观动力学速率常数测量功能的反应器等反应器整套多相反应研究手段。

近期发表文章:

"The significance of a second adsorption phase with weakly adsorbed species for the calculation of the surface concentrations of a mixture: methanol-DME and methanol-ethene adsorption in SAPO-34," F Wang, Y Kobayashi, YX Li, Y Wang, DZ Wang, Research on Chemical Intermediates, 41(4), 2015; DOI 10.1007/s11164-015-1981-x.

"A microscopic model of the Tian-Calvet microcalorimeter, cell design for a faster response, and measurement by a continuous procedure," Y Kobayashi, F Wang, QX Li, DZ Wang, Review of Scientific Instruments, 85,
034101, 2014.

"Differences in the methanol-to-olefins reaction catalyzed by SAPO-34 with dimethyl ether as reactant," YX Li, MY Zhang, DZ Wang, F Wei, Y Wang, Journal of Catalysis, 311, 281, 2014.

"Experimental study and kinetics modeling of partial oxidation reactions in heavily sooting laminar premixed methane flames," QX Li, TF Wang, YF Liu, DZ Wang, Chemical Engineering Journal, 207-208, 235, 2012.
        
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更新: 2015/03/29

 

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