APP 一提起化工行業(yè)，人們普遍對(duì)這一領(lǐng)域的印象就是與污染、毒害和危險(xiǎn)相伴，不少人談“化”色變，唯恐避之不及。21世紀(jì)以來(lái)，在世界能源需求日益突出、環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷強(qiáng)化、信息技術(shù)變革日新月異的時(shí)代大背景下，電化學(xué)技術(shù)逐漸成為炙手可熱的研究領(lǐng)域，并在近些年來(lái)進(jìn)入了發(fā)展的黃金時(shí)期。
▲張新勝
電化學(xué)技術(shù)是一門(mén)綠色的工業(yè)技術(shù)，其工藝本身的特點(diǎn)正是當(dāng)前化學(xué)工業(yè)發(fā)展中頗受重視和關(guān)注的高效、節(jié)能、安全、無(wú)公害工藝?，F(xiàn)如今，在我國(guó)工業(yè)三廢排放量仍居高位，工業(yè)污染治理投資空間巨大的社會(huì)現(xiàn)狀下，加強(qiáng)電化學(xué)技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用更是迫在眉睫。華東理工大學(xué)化工學(xué)院教授張新勝所領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)便是我國(guó)深耕在這一領(lǐng)域的中堅(jiān)科研力量。
“科研不是紙上談兵，而是要通過(guò)科研院所、應(yīng)用單位共同合作，完成當(dāng)前國(guó)家與社會(huì)發(fā)展所需要的科研課題?！北兄@一宗旨，多年來(lái)張新勝領(lǐng)導(dǎo)科研團(tuán)隊(duì)面向化工、能源和環(huán)境需求，扎根于電化學(xué)技術(shù)應(yīng)用中，先后承擔(dān)國(guó)家及企業(yè)項(xiàng)目30余項(xiàng)，成為國(guó)內(nèi)少有的能夠通過(guò)電化學(xué)方法來(lái)成功實(shí)現(xiàn)高附加值有機(jī)化學(xué)品、電子化學(xué)品、工業(yè)廢鹽高值轉(zhuǎn)化的工業(yè)應(yīng)用研究團(tuán)隊(duì)。三十年如一日，他和團(tuán)隊(duì)真正做到了腳踏實(shí)地，將科研寫(xiě)在祖國(guó)大地上。
以夢(mèng)為馬——不懈進(jìn)取的求學(xué)之路
1984年7月，從湖南大學(xué)基本有機(jī)化工專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)的張新勝被分配到河南省洛陽(yáng)化工四廠工作。在企業(yè)一線工作的5年間，他從新產(chǎn)品研發(fā)到新產(chǎn)品裝置的設(shè)計(jì)、安裝和試運(yùn)行，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。勤學(xué)好問(wèn)的他，在企業(yè)工作期間曾多次前往上海，向華東化工學(xué)院祁國(guó)珍教授和復(fù)旦大學(xué)陶鳳崗教授求教，兩位教授給予了他無(wú)私的幫助，讓張新勝受益匪淺。但是，隨著深入研究探索，他也逐漸感受到所學(xué)知識(shí)不足以解決工作中遇到的技術(shù)問(wèn)題，因此下定決心要進(jìn)一步深造。當(dāng)他向工廠申請(qǐng)考研時(shí)，工廠卻不同意他外出學(xué)習(xí)。在這種情況下，張新勝仍舊沒(méi)有放棄繼續(xù)深造的決心，經(jīng)過(guò)兩年多的努力，他的真誠(chéng)最終打動(dòng)了領(lǐng)導(dǎo)，并同意了他的報(bào)考請(qǐng)求。
功夫不負(fù)有心人，張新勝順利于1989年9月和1993年2月進(jìn)入華東化工學(xué)院精細(xì)化工專(zhuān)業(yè)和華東理工大學(xué)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)。
博士階段，張新勝師從袁渭康院士，正式開(kāi)始了有機(jī)電化學(xué)研究。這一階段的學(xué)習(xí)對(duì)張新勝來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，因?yàn)橹八葲](méi)有電化學(xué)方面的知識(shí)，也缺乏化學(xué)工程方面的知識(shí)，而且研究工作還需要用計(jì)算機(jī)開(kāi)展模擬計(jì)算，沒(méi)有用過(guò)計(jì)算機(jī)的他不僅要補(bǔ)學(xué)計(jì)算機(jī)知識(shí)，還要自學(xué)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言、數(shù)學(xué)建模、數(shù)值分析方法等知識(shí)。其中所付出的努力與收獲的成長(zhǎng)，正如張新勝在博士論文致謝中所說(shuō)：“在這三年半的學(xué)習(xí)中，我揚(yáng)短避長(zhǎng)，致力于彌補(bǔ)自己的不足之處，不僅擴(kuò)大了知識(shí)面，還開(kāi)闊了自己的研究視野?！彪m然博士期間的研究工作都是從零開(kāi)始，但張新勝最終憑借自己刻苦好學(xué)的精神圓滿(mǎn)地完成了研究工作。1997年博士畢業(yè)后，他成功以人才引進(jìn)方式調(diào)入華東理工大學(xué)開(kāi)展教研工作。
基于本碩博不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，又有多年企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，張新勝在應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)方面逐漸變得更加得心應(yīng)手?！笆聦?shí)上我們做工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)與企業(yè)交流十分頻繁，工廠一線的工作經(jīng)歷也讓我更加熟悉產(chǎn)業(yè)一線的情況，知道怎樣與企業(yè)交流——不僅要了解具體項(xiàng)目，還要了解相關(guān)的工藝過(guò)程及分析檢測(cè)的方法等，這些對(duì)我們從事科研應(yīng)用開(kāi)發(fā)是非常有益的。”他說(shuō)。
在多年的研究生涯中，張新勝?gòu)奈脆笥诂F(xiàn)狀，而是積極推動(dòng)研究與國(guó)際接軌。為了汲取更多前沿的科研技術(shù)與思想，張新勝還分別于2011年和2016年前往美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分?；瘜W(xué)系、美國(guó)佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物分子工程學(xué)院進(jìn)行訪問(wèn)研究。“當(dāng)時(shí)我們團(tuán)隊(duì)開(kāi)展電化學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究也已經(jīng)20多年了，但對(duì)于光電催化分解水制氫、新型結(jié)構(gòu)燃料電池等新能源領(lǐng)域的相關(guān)前沿研究涉獵還比較少，所以想去國(guó)外這一領(lǐng)域更加優(yōu)秀的科研團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)一下?！睆埿聞僬f(shuō)。在國(guó)外的研究旅程中，他在國(guó)際著名電化學(xué)專(zhuān)家巴德（Allen J.Bard）教授團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)到了先進(jìn)的研究思路及科研理念、科研方法，并將自己學(xué)習(xí)之所得應(yīng)用到之后的團(tuán)隊(duì)管理與科研創(chuàng)新中。
電化學(xué)綠色技術(shù)合成高附加值化學(xué)品
我國(guó)化工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要集中在低端層次，高附加值化工業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距，不能滿(mǎn)足化工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的需要，這成為制約我國(guó)高端制造業(yè)發(fā)展的重要瓶頸。在這一現(xiàn)狀下，張新勝領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)在電化學(xué)綠色技術(shù)合成高附加值化學(xué)品中開(kāi)展了大量工作，并取得了諸多創(chuàng)新性科研成果。
張新勝團(tuán)隊(duì)研發(fā)的草酸電解生產(chǎn)乙醛酸的工業(yè)化技術(shù)，具有產(chǎn)品收率高、質(zhì)量好、成本低、無(wú)三廢污染等特點(diǎn)，是乙醛酸生產(chǎn)的未來(lái)主要發(fā)展方向。值得一提的是，早在2000年張新勝團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的乙醛酸工業(yè)單臺(tái)電解槽，目前仍是國(guó)內(nèi)有機(jī)電解槽中單片電極面積最大、工業(yè)單臺(tái)裝置運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)均處于國(guó)際先進(jìn)水平的裝置。現(xiàn)如今，張新勝團(tuán)隊(duì)正在與東華科技共同開(kāi)發(fā)更大面積的千噸級(jí)中試裝置，為實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)裝置的目標(biāo)而攻關(guān)。
堅(jiān)持自主創(chuàng)新，張新勝團(tuán)隊(duì)不斷打破國(guó)外在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)限制。他們還于2006年首創(chuàng)了三膜四室電解槽，成功實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)方法制備四丙基氫氧化銨-鈦硅分子篩專(zhuān)用模板劑，這項(xiàng)技術(shù)不僅綠色清潔、產(chǎn)品品質(zhì)高，而且生產(chǎn)成本低，可以完全取代廢水量大的離子交換樹(shù)脂法。四丙基氫氧化銨的電解技術(shù)應(yīng)用后，成功解決了制約我國(guó)鈦硅分子篩TS-1發(fā)展的關(guān)鍵模板劑品質(zhì)不佳的難題，促進(jìn)我國(guó)鈦硅分子篩快速發(fā)展。這一成果從2009年開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用后，迅速占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，替代相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)口，還遠(yuǎn)銷(xiāo)歐美。
目前張新勝團(tuán)隊(duì)又瞄準(zhǔn)40多年來(lái)國(guó)內(nèi)一直未能突破的兩大工業(yè)難題：丙烯腈電解合成己二腈、硝基苯電還原制備對(duì)氨基苯酚。研究團(tuán)隊(duì)已與烏海市恒業(yè)煤化簽訂合同開(kāi)發(fā)十萬(wàn)噸丙烯腈電解合成己二腈工業(yè)技術(shù)的合作方案，并全力投身于相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)工作中。
電化學(xué)技術(shù)制備高純微電子化學(xué)品
21世紀(jì)以來(lái)，信息產(chǎn)業(yè)已成為世界經(jīng)濟(jì)中規(guī)模最大、發(fā)展最為迅速的產(chǎn)業(yè)之一。半導(dǎo)體工業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，影響面廣、后續(xù)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，關(guān)系到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和安全。一直以來(lái)，超凈高純化學(xué)試劑在國(guó)際上被稱(chēng)為“工藝化學(xué)品”，它是電子技術(shù)細(xì)微加工制作過(guò)程中不可或缺的基礎(chǔ)化工材料之一，其潔凈度和純度對(duì)集成電路的電性能、成品率及可靠性有著十分重要的影響。
在電子級(jí)化學(xué)品中，四甲基氫氧化銨的需求最大。隨著電子工業(yè)的迅猛發(fā)展和半導(dǎo)體裝置的高度集約化，對(duì)四甲基氫氧化銨的純度要求也越來(lái)越高。在這一背景下，張新勝領(lǐng)導(dǎo)科研團(tuán)隊(duì)從2005年開(kāi)始了電化學(xué)方法制備電子級(jí)化學(xué)品的研究。當(dāng)時(shí)他們花費(fèi)了100多萬(wàn)元建立了超凈電解裝置、萬(wàn)級(jí)超凈室和百級(jí)樣品配制手套箱，購(gòu)買(mǎi)了離子色譜等設(shè)備儀器用于微電子化學(xué)品的創(chuàng)制研究中。十多年來(lái)，他們依據(jù)產(chǎn)品特性成功開(kāi)發(fā)了陽(yáng)離子膜電解和陰離子膜電解技術(shù)，創(chuàng)新性發(fā)展了超純微電子級(jí)四甲基氫氧化銨的電合成技術(shù)、獨(dú)創(chuàng)超純微電子級(jí)檸檬酸的制備技術(shù)等。
不忘初心，履踐致遠(yuǎn)。近些年來(lái)，張新勝團(tuán)隊(duì)基于之前的研究基礎(chǔ)，還在馬不停蹄地開(kāi)展超凈高純微電子化學(xué)品的電化學(xué)制備技術(shù)的前沿應(yīng)用研究。通過(guò)不懈探索，他們?cè)谘芯恐刑剿髁穗x子交換膜微結(jié)構(gòu)對(duì)反離子阻擋規(guī)律、電解液流動(dòng)狀態(tài)對(duì)雜質(zhì)離子脫除凈化的規(guī)律，以及雜質(zhì)被產(chǎn)物絡(luò)合后難以純化的問(wèn)題。為了我國(guó)盡早突破“卡脖子”的芯片技術(shù)，團(tuán)隊(duì)把電化學(xué)方法制備用于下一代芯片的超凈高純微電子化學(xué)品作為今后主要的研究方向，開(kāi)發(fā)低成本、無(wú)污染的超凈電解技術(shù)。用電化學(xué)方法制備電子級(jí)磷酸、電子級(jí)草酸、電子級(jí)硫酸等研究正在有序開(kāi)展中。
資源化處理工業(yè)廢鹽
工業(yè)廢鹽具有成分復(fù)雜、來(lái)源廣泛、毒性大等特點(diǎn)。2016年《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》明確將化學(xué)合成原料藥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的蒸餾及反應(yīng)殘余物、化學(xué)合成原料藥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢母液及反應(yīng)基廢物劃定為危險(xiǎn)廢物?；诠I(yè)廢鹽的巨大危害，對(duì)它進(jìn)行高效無(wú)害化處理至關(guān)重要。早在2012年，張新勝團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始了含鹽廢水和工業(yè)廢鹽的科學(xué)處理與資源化利用研究，是國(guó)內(nèi)開(kāi)展廢鹽資源化利用最早的研究單位之一。
張新勝介紹，高含鹽廢水是指水中總含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為1%的廢水，一般常見(jiàn)于化工廠、燃煤電廠、制藥廠等行業(yè)，這類(lèi)廢水中含有多種物質(zhì)，產(chǎn)生途徑廣，水量也逐年增加，去除含鹽廢水中的有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境造成的影響至關(guān)重要?！斑\(yùn)用電解技術(shù)可以有效解決環(huán)境污染問(wèn)題，例如用電解技術(shù)降解有機(jī)污染物、從含鹽廢水中回收無(wú)機(jī)鹽，并將工業(yè)回收的廢鹽進(jìn)行綜合利用，轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)酸和無(wú)機(jī)堿來(lái)循環(huán)再生利用，也可以用于一些其他方面的清潔生產(chǎn)工藝。這些都是我們正在做的工作?！睆埿聞僬f(shuō)。
鹽的應(yīng)用范圍有限，應(yīng)用價(jià)值低，工業(yè)廢鹽分鹽后，不少企業(yè)只能將分鹽產(chǎn)品以噸袋包裝后長(zhǎng)年隔離堆放。為了實(shí)現(xiàn)廢鹽的科學(xué)處理，他們將低價(jià)值或無(wú)價(jià)值回收固體鹽通過(guò)離子膜電解生產(chǎn)出應(yīng)用廣泛的硫酸、鹽酸和燒堿等，實(shí)現(xiàn)廢鹽的資源化利用。團(tuán)隊(duì)發(fā)明了新型結(jié)構(gòu)電解槽用于硫酸鈉電解技術(shù)，燒堿質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到液堿國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，硫酸濃度為25%～30%。氯堿工業(yè)對(duì)氯化鈉質(zhì)量要求高，使用工業(yè)回收氯化鈉不能滿(mǎn)足氯堿生產(chǎn)要求，而且還可能在電解過(guò)程中產(chǎn)生爆炸性極強(qiáng)的三氯化氮，針對(duì)這一情況，張新勝團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了新型電解槽，電解過(guò)程不產(chǎn)生氯氣，直接生產(chǎn)13%鹽酸和30%燒堿。他們還針對(duì)工業(yè)產(chǎn)生很多的雜鹽和混鹽等難處理問(wèn)題，創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了氯化鈉/硫酸鈉、硫酸銨/硫酸鈉、氯化鈉/硫酸鈉/硫酸銨等混鹽電解新技術(shù)。這些技術(shù)可以根據(jù)用戶(hù)需求，選用對(duì)應(yīng)的工藝進(jìn)行電解，進(jìn)而解決了企業(yè)廢鹽的處置難題。
張新勝團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新的鹽電解轉(zhuǎn)化制酸和堿技術(shù)，轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)同時(shí)副產(chǎn)高純的氫氣和氧氣。這一工業(yè)廢鹽的科學(xué)化處理方式副產(chǎn)的綠氫正好契合我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。在“雙碳”政策背景下，氫能作為最具發(fā)展?jié)摿Φ亩吻鍧嵞茉粗唬诒Ｕ夏茉窗踩?、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)碳減排等諸多領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。近些年來(lái)，隨著碳中和、能源轉(zhuǎn)型發(fā)展逐漸成為全球共識(shí)，歐美日韓等20多個(gè)主要經(jīng)濟(jì)體已將發(fā)展氫能提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，并相繼制定發(fā)展規(guī)劃、路線及相關(guān)扶持政策，加快氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。張新勝團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的科學(xué)的、可持續(xù)性的工業(yè)廢鹽的處理方法，不僅解決了企業(yè)中工業(yè)廢鹽處理難題，還將工業(yè)廢鹽實(shí)現(xiàn)資源化再利用，而且副產(chǎn)氫能的利用更讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收，對(duì)氫能領(lǐng)域的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)氫能經(jīng)濟(jì)具有重要的科學(xué)價(jià)值和實(shí)踐意義。
團(tuán)隊(duì)攜手——共筑化工未來(lái)
科研之路，道阻且長(zhǎng)，行則將至。既要有只爭(zhēng)朝夕的精神，更要有持之以恒的堅(jiān)守?！皬氖驴茖W(xué)研究就代表著我們基本上沒(méi)有什么節(jié)假日，即使是周六日也基本上在準(zhǔn)備和研讀相關(guān)科研資料中度過(guò)。”張新勝說(shuō)。他深知：在科學(xué)研究中，理論研究與應(yīng)用研究都至關(guān)重要。將薄薄幾頁(yè)紙變成生產(chǎn)線、化為生產(chǎn)力，科學(xué)家們往往需要付出非常艱辛的努力。
一個(gè)成功團(tuán)隊(duì)的發(fā)展史，必然是一群志同道合者的奮斗史。一路走來(lái)，張新勝十分感謝自己的導(dǎo)師袁渭康院士，正是在他的引領(lǐng)下，張新勝踏入了電化學(xué)領(lǐng)域研究的那扇門(mén)，并一直堅(jiān)守奮斗至今。同時(shí)，他還特別感謝孫世剛院士，團(tuán)隊(duì)的發(fā)展和成果得益于孫院士對(duì)他們20多年的持續(xù)幫助與指導(dǎo)。除此之外，他還要感謝與自己一路前行的科研團(tuán)隊(duì)。20世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)還鮮少有研究團(tuán)隊(duì)從事電化學(xué)應(yīng)用技術(shù)及過(guò)程放大研究時(shí)，他所在的研究室已經(jīng)在進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的探索。轉(zhuǎn)眼三十載已過(guò)，他們憑借腳踏實(shí)地的努力及堅(jiān)持不懈的創(chuàng)新，目前已經(jīng)在電化學(xué)開(kāi)發(fā)等方向的研究中，走出了一條屬于自己的優(yōu)勢(shì)創(chuàng)新道路。
科研之火生生不息，薪火相傳。登上教學(xué)崗位如今已二十余載，張新勝已經(jīng)培養(yǎng)了接近100名碩士生及博士生。在學(xué)生培養(yǎng)上，多年來(lái)張新勝一直教導(dǎo)自己的學(xué)生：“發(fā)明創(chuàng)新不是憑空而來(lái)，而是源于對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的仔細(xì)觀察和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的邏輯分析”，這一過(guò)程就需要科研人員有著腳踏實(shí)地的態(tài)度及不懈求索的精神。而他也希望自己的學(xué)生能夠一直秉承著“認(rèn)真工作、真誠(chéng)待人”的品格，只有養(yǎng)成這樣的學(xué)習(xí)、工作作風(fēng)，才能讓他們?cè)谌松缆飞蠐碛懈嗟臋C(jī)會(huì)。
對(duì)于科學(xué)研究來(lái)說(shuō)，困難屬于經(jīng)常的，成功才屬于暫時(shí)的。在張新勝看來(lái)，科研就是干一行、愛(ài)一行。只要在好奇心的驅(qū)使下，堅(jiān)持不懈地去做，就一定能在科研領(lǐng)域中開(kāi)花結(jié)果。一代人有一代人的“長(zhǎng)征”，一代人有一代人的使命。未來(lái)，張新勝及其團(tuán)隊(duì)還將在電化學(xué)技術(shù)應(yīng)用中砥礪前行，為化學(xué)工業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)源源不斷的科研力量。
