一、基地概述
1、基地名称:先进功能材料及传感器协同创新实践基地
2、合作单位基本情况:
郑州大学化工与能源学院始建于1958年,其前身为化工部所属郑州工学院化工学院。学院有中国工程院院士2人;教育部“长江学者”特聘教授2人,国家“杰青”1人,中原学者1人;国家教学名师1人,省级教学名师3人,河南省特聘教授1人。学院现有化学工程与技术博士后科研流动站,动力工程及工程热物理博士后科研流动站;化学工程与技术一级学科(涵盖化学工程、化学工艺、应用化学、工业催化、生物化工、制药工程)博士学位授权点;“化学工艺”为国家重点(培育)学科;“化学工程与技术”、“动力工程及工程热物理”、“环境科学与工程”为省级重点学科;“资源加工与高效利用”为省级特色学科。学院立足中原面向全国,以服务求支持,以贡献求发展,积极服务国家和地方经济建设。学院正以国家“双一流”建设为契机,加快转型发展,以研究型学院建设为中心,以教育质量工程和科技创新工程为主线,以国家级重点建设项目为抓手,朝着全国一流、国际知名的特色专业学院而努力奋斗。
河南汉威电子股份有限公司位于河南省郑州市高新技术产业开发区。公司从事气体传感器研究生产已有二十年的历史,是国内最早从事气体传感器研究、生产的厂家之一,是河南省科学技术厅认定的高新技术企业,通过了ISO9001:2000质量管理体系认证,具有自营进出口权。河南汉威电子股份有限公司气体探测产品采用多项传感器新技术及独创性电路设计,创新性较强,技术含量高,多项技术通过省级鉴定并获奖,多个产品取得了消防产品型式认可和计量器具制造许可证,综合技术水平在国内同行业中处于领先地位,享有较高的声誉和广泛的知名度,已成功打入国际市场。
(图1)汉威电子厂区
3、建设理念及目标
建设理念和目标:郑州大学化工与能源学院、河南汉威电子股份有限公司和郑州炜盛电子科技有限公司等3家单位,为了适应研究生教育改革和发展需要,提高化学工程领域研究生教育水平和培养质量, 增强研究生实践动手和科研创新能力,从根本上突破传统封闭办学的研究生培养模式,促进郑州大学化学工程领域高层次人才培养与中原经济区社会经济建设的有效沟通与有机结合,推进与完善“产学研”结合高层次人才培养模式的创新。紧紧围绕郑州大学化学工程领域专业研究生培养的技术需求,充分利用汉威电子的人才、资源和条件优势,紧密围绕先进功能材料及传感器领域创新能力提升,依托化学工程专业学位研究生和汉威电子技术研究院共同组建“先进功能材料及传感器协同创新实践基地”。并使其能在我校研究生创新能力和实践能力培养过程中发挥重要作用。
4、基地研究生规模
2014年郑州大学与汉威电子签署战略合作协议,2015年郑州大学化工与能源学院与汉威电子签署研究生联合培养实践基地及协同创新中心协议。围绕先进功能材料及传感器方面展开深度和全方位合作,2014年至今联合基地共培养化学工程专业学位硕士研究生13名,在读15名。
(图2) (图3)
图2为校领导王宗敏及部门负责人到访汉威电子图3为汉威电子董事长任红军与刘国际校长及院领导合影
二、联合培养举措
(包括双师队伍建设、应用研究项目与联合培养条件等)
1、双导师制
郑州大学化工与能源学院在学校专业学位研究生联合培养的基础上,与联合培养基地实行“双导师制,”即“校内培养+基地培养,知识构建+工程实践”5,形成了以产学研结合为途径,实践能力培养为重点,提高培养质量为目标的“重基础、强实践、拓素质”人才培养理念。为提高我院化学工程领域全日制专业学位研究生的理论水平和工程应用能力,与汉威电子、河南能化集团、河南平煤集团、河南辅仁药业、河南心连心化肥、中科院过程所河南分所等国内外大型企业集团和科研院所形成了联合培养的机制。
实行“校内导师+基地导师”的双导师制,采取“双向互动、多方交流”的指导形式,以学校导师指导为主,全面负责研究生的培养和指导工作,基地导师主要负责研究生的实践环节和学位论文指导工作。充分发挥双导师制“1+1>2”的协同效应,提高学生理论水平和工程应用能力,营造高校与企业、校内导师与基地导师、导师与研究生之间良好的人才培养氛围,努力树立符合高层次应用型人才培养特色的教育教学理念,着力培养全日制专业学位研究生的社会责任感、创新精神和实践能力。
联合培养学生研一在学习之余就会提前进入培养基地进行初期的认知和熟悉,在顺利完成学习任务之后,在师兄、师姐的引导下,逐步进入实验室。研二至研三阶段在联合培养基地进行实验并完成实验论文。最终论文答辩由校内导师和校外导师共同组成答辩小组进行答辩。学生研究项目均为学校导师和培养基地合作项目,培养条件均能符合培养条件。
2、应用研究项目
为了进一步加强学校与基地单位、校内导师与基地导师之间的合作与沟通,增强全日制专业学位研究生实践内容的针对性,在选派学生去实践基地的过程中,优先考虑与学校研究生联合培养基地单位有合作项目的校内导师所带的学生。校内导师根据自己与基地单位合作的科研项目,推荐合适的学生到汉威电子等相应的研究生联合培养基地进行实践。而学生作为校企导师之间的桥梁,不仅能提前获得基地导师对选修课程、实践活动的 指导,还可以通过校内导师的科研项目,拉近校企导师之间的距离,加强学术交流,促进双方单位产学研 的深度合作,进而达到三方共赢。
3、联合培养条件
导师队伍,专业学位教育中的“双导师制”对导师数量和质量有更严格的要求,只有优质的师资力量才能保证专业学位教育的可持续发展。导师的选聘结合专业学位 的实践性这一特点,对选聘标准进行了改革。校内导师的聘任条件中,将具有一定的工程实践经验且从事过横向科研合作项目课题作为选拔聘任的首要条件,提升校内导师对实践环节的重视程度;而基地导师选聘的条件则必须具有丰富的实践经验、或是在行业中取得较高资质和掌握最新资讯的专家(总工或项目负责人)。
项目支撑,基地企业应具有很强的研发能力和先进的技术装备,工艺技术或开发产品处于国际或国内领先地位,近五年来曾获得多项省部级及以上的奖励或取得多项国内外专利,经济效益显著,目前承担有一批处于科技前沿的研究项目或者科技开发项目,有充足的研发经费。
工作条件,拥有可供研究生开展高水平科学研究工作所必需的教学和科研仪器设备,这些设备应能够较好地满足研究生培养工作的需要;具备必要的生活设施条件,包括基本落实研究生学习期间的食宿安排等;根据研究生工作情况,能为研究生提供适当的奖助学金。
(图4)基地联合研发中心 (图5)基地联合研发中心办公环境
三、基地管理模式与制度建设
基地管理和相关制度主要依据《郑州大学研究生联合培养基地管理办法》(校研究生〔2016〕4号)。
四、基地建设形成的特色及示范性经验
1、多管齐下,加强研究生队伍建设
改进双导师的选聘和培训机制,规定新入选研究生导师,2年内不能带专业学位研究生;专业学位研究生导师必须与企业有横向课题合作或相关技术在企业有应用推广;定期邀请行业内知名专家对我院进行技术培训和行业交流,增强校内导师的实践能力。健全导师的考核评价机制,对于校内导师,不仅考评日常的教学工作量、科研量,还将校内导师到基地单位的学习交流,与基地导师的沟通合作,在基地开设学术前沿讲座以及对专业学位研究生的指导纳入考量指标; 另外,基地导师也纳入学校的导师管理体系进行常态化考核与管理,定期对基地导师的资质进行审核,并结合学生在基地实践情况的反馈进行评估,实行淘汰制;另一方面,颁发基地导师聘书和荣誉证书,这在一定程度上也增加了基地导师的荣誉感和责任感。
2、完善联合培养基地的交流合作机制
专业学位研究生教育的全过程管理,研究生入校第一学年完成全部课程学习,进入基地单位开始一年的实践研发工作,最后一学年回到学校完成学位论文完善和答辩工作。规定了校内导师和基地导师必须全程参与 全日制专业学位研究生的培养过程。基地导师要参与研究生前期的学习计划、开题、论文撰写、答辩等环节,校内导师也要经常到基地了解学生的实习情况,而学生则应该定期向校内导师和基地导师汇报学习实践情况。
3、教学案例联合开发
2014年前化学工程领域专业学位研究生培养过程中,基本上是沿用化学工艺学术型研究生的培养方式,缺乏体现实践性的课程设置和实践案例,通过与汉威电子等企业的对接,对教学案例的联合开发研究为双导师之间的交流搭建了平台。校内导师只有走进基地,走进工程,与基地导师协同合作,优势互补,才能更好地了解最新的行业资讯和工程实践领域的问题,才能合作开发教学案例,做到学校理论与基地实践的良好衔接。
4、倡导“团队+双导师”研究生培养模式
化工与能源学院研究生招生和指导,采用“团队+导师”的培养模式,根据研究方向和学科交叉自由组合为9个大团队,研究生招生按团队统一招生和内部分配。对于专业学位研究生招生,同样沿用“团队+双导师”模式,校内和基地各自组建研究团队,双导师制由一名校内导师和一名基地导师共同指导研究生。打破原来一对一的指导模式,可以使研究生在更大程度上提高自身的实践和创新能力,契合将来职业发展的需要。
大多数高校现行“双导师制”的模式但由于 校内导师和基地导师要指导多名研究生,存在着“心 有余而力不足”的现象,指导效果也不显著。河海大 学在总结以往经验的基础上,推行团队指导的双导 师组模式,即同一学科方向或同一课题组的校内导 师组和基地单位同一项目组的基地导师组共同指导 研究生,
五、典型案例
1、化工与能源学院化学工程硕士专业学位研究生在河南汉威电子股份有限公司基地进行环境检测类半导体气体传感器项目实践
陈志强, 2015年9月至2018年6月就读于郑州大学化工与能源学院化学工程专业,从事于气湿敏传感器的研究,2016年4月-2016年12月在汉威电子子公司郑州炜盛电子科技有限公司实习,在传统事业部从事半导体VOC气体传感器的研究。
该项目是河南省产学研合作项目,项目编号是162107000015,项目题目“环境检测类半导体气体传感器”。
校内导师:詹自力教授,基地导师:王利利高工
在气体传感器的研究中,侧重点是敏感材料的研究和生产工艺的改进,提高对VOC气体的灵敏度和生产效率。在敏感材料的研发中,运用到了催化工程、无机化学和无机材料等相关知识。对比了当下比较火热的金属氧化物半导体材料,WO3对VOC气体表现出了优良的性能;在生产过程中,手工涂覆效率低,成本高,运用化工原理知识改变生产工艺,改成印刷工艺后,效率高,成本明显降低。在解决问题过程中,詹自力老师学识渊博,给我提供了专业性的建议,少走了很多弯路;王利利工程师在研发过程中,教会我勿急勿躁,踏实做事的风格,在这里非常感谢两位导师的指导。
最后研发出的WO3基VOC气体传感器给企业带来了效益,研发后期发表了1篇SCI和2篇中文核心。
2、化工与能源学院化学工程硕士专业学位研究生在中科院过程工程研究所郑州分所基地进行离子液体表面活性剂强化异丁烷丁烯烷基化反应项目实践
2015年郑州大学与中科院中国科学院过程工程研究所郑州分所签订联合培养研究生合作协议。
赵宇,郑州大学2015级化工与能源学院化学工程专业。研一在学校老师和校内导师的指导下顺利通过理论知识的学习,研二到中国科学院过程工程研究所进行实践和毕业论文研究工作。
校外导师:张锁江院士
实践起止时间:2016年9月到2018年6月
课题:离子液体表面活性剂强化异丁烷丁烯烷基化反应
在本人参加项目期间课题组在此研发项目上遇到瓶颈,其开发的体系操作复杂,价格昂贵,RON(研究辛烷值)值低。本人通过采用合成一系列抗强酸的季铵类离子液体用于强化传统的液体硫酸催化异丁烷丁烯烷基化过程。反应体系主要通过离子液体表面活性剂构建微乳反应器体系,控制反应在微乳液环境中进行,从而抑制了长链烷基化副反应的产生,提高了反应的选择性。该体系不仅克服了传统硫酸催化过程中RON低,耗酸量高等问题,还提高了反应速率,减少了对反应器腐蚀性,延长了硫酸的使用寿命。该研究成果突破了现有硫酸催化工艺的瓶颈问题,得到研究部老师们的肯定,同时在过程所年终评比中两次获得优秀奖。
本人在联培期间完成了一篇英文SCI,目前正在审稿。通过在研究所的联合培养,从发现问题到解决问题,从一开始的茫然到最后的坚持不懈,都离不开不断的学习和实践,才可以将科研的道路走稳走好。
3、化工与能源学院化学工程硕士专业学位研究生在中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所基地进行离子交换法回收淋洗液中钼和铼的工艺项目实践
宁阳坤,郑州大学化工与能源学院2015级化学工程专业硕士研究生,研一在学院老师和校内导师任保增教授的指导下顺利通过理论知识学习,2016年7月至2017年9月于中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所联合培养,在赵恒勤导师和刘红召老师的指导下,从事离子交换法回收淋洗液中钼和铼的工艺的相关研究,主要参与《回收铜冶炼废酸中的铼》和地质调查项目《矿山尾矿及环境调查评价》。
该项目属于国土资源部横向项目,主要解决铜冶炼淋洗液中资源综合开发利用,提升淋洗液的市场价值和实现资源综合回收利用。经研究所导师和任老师的指导研究了D314、D296、ZS70、A170、萃淋树脂对该冶炼厂的废酸进行了如下研究:运用离子交换原理和萃取原理研究了树脂吸附铼的热力学和动力学、解吸附效率和解吸时间、进行树脂的还原再生试验、对实验室研究的吸附和解吸附工艺进行放大试验。经过实验室的放大试验,在三门峡中原黄金冶炼厂进行工业化中试,现在该企业已建立生产线,开始投入运营,目前运行效果良好。
通过学校和研究所实践,具备更扎实的理论和专业知识,提升了实践能力、分析问题和解决问题能力,在此期间曾发表中文核心论文4篇、普刊论文1篇、待公开专利一篇。
4、化工与能源学院化学工程硕士专业学位研究生在河南省博顿生物质转化技术研究院基地进行玉米秸秆制备炭燃料项目实践
田景科,郑州大学化工与能源学院2015级化学工程专业硕士研究生。研一在学院老师和校内导师王留成老师的指导下顺利通过理论知识学习,于2016年7月至2018年7月就读化学工程专业期间,在河南省博顿生物质转化技术研究院进行实习工作,专业实践内容为玉米秸秆制备炭燃料。
主要从事玉米秸秆低温制备炭燃料的工艺开发。以玉米秸秆为原料,利用热重分析法对玉米秸秆的热解规律进行研究,考察热解温度对玉米秸秆生物质炭燃料的发热量、质量得率、能源得率、粒度分布和可磨性能的影响. 结果表明,240℃时制备的生物质炭燃料达到NY/T 1878—2010标准要求,空干基低位热值为 18.08 MJ/kg,质量得率为77.7%,能源得率为92.18%,中值粒径D50为1721.50nm,并具有较好的可磨性能和燃烧特性。在实际工作中,在校外导师马直辰老师及校内导师的指导下受益匪浅,通过查阅国内外文献,与公司工程师进行深入探讨,圆满完成了玉米秸秆制备炭燃料的工艺优化。公司通过此次项目的完成,确定了将玉米秸秆制备生物炭燃料作为公司主要发力方向,计划通过引进大型连续碳化装置扩大生产,通过与发电厂的合作开展下一步工作。
5、化工与能源学院化学工程硕士专业学位研究生在郑州矿产综合利用研究所联合基地进行矿物浮选项目实践
甄逢生,郑州大学化工与能源学院2015级化学工程专业硕士研究生。校外导师姓名:郭珍旭高工。研一所有课程考试结束后,进入郑州矿产综合利用研究所工作学习,该所主要从事矿物加工、冶金工程、选冶装备、矿物材料、矿物检测等领域。我进入资源环境科室主要从事矿物加工,在自己原有的化工专业知识的基础上,在导师及组内成员的帮助下对选矿知识进行更快、更系统的学习。在进行自己的课题前,与组内成员参与山西大同东田矿业进行高纯铁精矿现场试验。在洛阳栾川钼业集团股份有限公司钨业选矿一公司进行白钨、萤石富集回收试验,降低精矿中方解石含量。将所学选矿知识与实践相结合。在有一定选矿知识与实践的前提下开始了自己的课题,超纯铁精矿制备的工艺研究,工业上常见的为酸性条件下反浮选铁精矿,对设备损耗严重。该课题主要创新点是对在碱性环境反浮选铁精矿,降低二氧化硅及酸不溶物的含量。运用单矿物浮选选择捕收剂,运用吸附方法对捕收剂与矿物作用机理进行探究。取得了较理想的效果,铁精矿品位达到71.73%,二氧化硅0.34%。并发表选矿相关文章中文核心2篇,普通期刊1篇。