傅梁杰  

傅梁杰，教授、博士生导师，湖北省“楚天学者”，中国矿物岩石地球化学学会矿物岩石材料专业委员会委员、中国硅酸盐学会矿物材料分会理事、美国化学学会会员，主要从事矿产资源利用及矿物材料研究。聚焦战略性非金属矿产资源在集成电路、航空航天、生物医药、节能环保、绿色建筑等领域的前沿应用，在矿产资源高值化利用领域主持国家重点研发计划项目、国家重点研发计划课题等国家级重点项目多项，开发了多项引领性的矿物高效提纯与材料制备的关键技术及成套装备。在Advanced Functional Materials、Chemistry of Materials、Small、The Journal of Physical Chemistry Letters、Nano Research、Inorganic Chemistry、Applied Clay Science等发表论文70余篇，研究成果被Nature Chemistry等亮点报道。获中国建筑材料联合会/中国硅酸盐学会、中国有色金属学会一等奖2项、团队奖1项，起草国家标准3项、行业标准1项。

具体研究方向及应用领域

1．矿物材料计算模拟：矿物微观结构、表界面性质基础研究；

2．非金属矿物精深提纯：多场耦合磁选、高压煅烧、选择性解离等技术，微细粒级铁、钛等杂质高效去除；

3．集成电路用高纯矿物：高纯高岭土、光伏/半导体用高纯石英砂、莫来石，陶瓷、塑封料、热界面材料；

4．高性能橡胶补强填料：超薄剥片高岭土、纳米高岭土；

5．矿物基特种涂料：高性能辐射制冷建筑涂料、工业涂料；

6．矿物基生物医药材料：超快军用止血材料、靶向递送纳米矿物载体；

7．环境材料：重金属吸附、烟气脱硫脱硝、盐碱地土壤修复、矿山生态修复；

8．地质工程材料：低碳零碳固废基胶凝/注浆材料、深地深海高强固化材料、高强支撑剂；

9．其他无机非金属材料：氧化铝、石墨烯、介孔材料，航天分子筛、石油催化裂化剂、陶瓷分离膜；

10．固废资源高值化利用：煤矸石、粉煤灰、电石渣、赤泥；

主要创新成果：

1、基础理论

矿物表界面作用微观机制：在国际上率先从原子、电子尺度揭示高岭石、云母、石英、赤铁矿、黄铁矿、萤石、碳酸钙等矿物多相界面吸附/分离微观过程的成键情况、电子轨道及电荷分布情况、热力学及分子动力学。从结构和能量的角度，揭示了插层、剥片、磁选、等离子活化等矿物加工过程的矿物界面热力学规律，建立了矿物尺寸与比表面积、孔容的微观构效关系，预测了矿物片层厚度对表面活性、电子结构、力学性能的影响规律。

矿物材料原子电子尺度构效关系：在国际上率先从原子、电子尺度阐明了吸附、煅烧、还原等矿物加工过程中矿物与功能颗粒之间的界面键合、电荷转移及其热力学规律，揭示了矿物载体效应的微观本质；系统归纳了矿物的形貌、尺寸、片层厚度、表面结构及元素、配位、价态、自旋、本征缺陷、电荷补偿等微结构特征对各项物理化学性质的影响规律，建立了矿物微结构与宏观性质构效关系的基础理论。

2、关键技术

矿物精深提纯、组构调控关键技术：针对高岭土等非金属矿弱磁性杂质高效去除、纳米尺度结构调控等“卡脖子”问题，开发了多场耦合磁选、加压剥片、高压多级煅烧、多场耦合选择性解离、微米级包裹体去除等加工新技术并研制了百公斤级中试装备、万吨级工业化设备，实现了多产地非金属矿物及固废资源的精深提纯及高值化。相关技术用于航空航天分子筛、军用止血材料、集成电路、绿色建筑、深地深海工程等战略性新兴领域，多项技术正逐步进入中试和工业化阶段，产品关键性能指标超过国外龙头企业同类产品，已进入成果转化阶段。

 3、应用示范（百公斤级、万吨级矿物提纯中试平台建设及工业化）

（1）涂料、建材、陶瓷、造纸、橡胶、医用材料领域，国产高纯矿物指标：

超高白度煅烧高岭土：白度>99、Fe₂O₃<0.1%，特种散热涂料，性能优于高纯氧化铝、硫酸钡，绿色建材；

煤矸石制备高白度偏高岭土：白度>94、Fe₂O₃<0.1%、活性指数>120%，较传统工艺能耗下降30%、深地深海工程；

煤矸石制备高吸油值煅烧高岭土：白度>92、Fe₂O₃<0.3%、吸油值>100，达到进口高端产品指标；

超薄纳米高岭土：比表面积>40~150m²/g、孔容>0.30~0.4cm³/g、片层厚度<10nm、径厚比>100:1，高性能橡胶补强，绿色填料；

大尺寸超薄剥片高岭土：片层尺寸>4μm、片层厚度<6nm、径厚比>400:1、比表面积>30m²/g、孔容>0.15cm³/g，军用材料。

（2）集成电路材料领域，国产高纯矿物指标：

高纯石英：光伏级/半导体级4N8、5N；脉石英、石英岩、伟晶岩，微米级气液包裹体去除率>90%、微米级固体包裹体去除率>95%；

高纯高岭土：纯度>99%、Fe₂O₃<0.05%、K₂O<0.01%、Na₂O<0.02%；

高纯莫来石：Fe₂O₃<0.05%、K₂O<0.05%、Na₂O<0.1%；

高纯堇青石：Fe₂O₃<0.05%、K₂O+Na₂O<0.3%、热膨胀系数≤2.0×10^-6/℃。

（3）环境材料领域，国产高纯矿物指标：

高活性氢氧化钙脱硫剂：二氧化硫脱除效率>95%、Ca(OH)₂含量>95%、比表面积>60m²/g、孔容>0.40cm³/g，优于市售同类材料；

烟气脱氨吸附剂：比表面积>350m²/g、孔容>0.40cm³/g；80~150℃烟气，氨气吸附容量>120mg/g，优于特种活性炭吸附剂；

重金属吸附材料：比表面积>300m²/g、孔容>0.30cm³/g、Pb吸附容量>500mg/g、Cu吸附容量>300mg/g，成本低廉、性价比高。

承担项目

1．国家重点研发计划课题（2022YFC2904802），铝系矿物精深提纯及组构调控技术，311.4万元，主持

2．国家重点研发计划项目（2023YFE0100300），煤系高岭土高值化加工利用的关键技术及应用示范，300万元，主持

3．国家自然科学基金联合基金课题，金属改性分子筛催化材料表界面结构精确表征的高灵敏固体核磁共振谱学方法，80万，主持

4．国家自然科学基金面上项目，埃洛石纳米管结构调控及其界面微观作用机制研究，51万，主持

5．中央高校基本科研业务费项目，纳米粘土矿物的微观结构与功能设计，80万元，主持

6．中南大学创新驱动计划，纳米粘土矿物表界面调控的理论计算及应用探索，75万元，主持