【研究室总体介绍】

材料循环利用研究室隶属于北京科技大学功能材料研究所，现有教师5人。研究方向涵盖绿色高值再生有色金属理论、基于人工智能的材料循环利用、新型绿色低碳材料、固/危废绿色处置与材料化利用、废旧铝合金绿色高值再生、铂族金属低碳循环利用、高性能陶瓷材料等领域。研究室始终以服务国民经济为宗旨，坚持基础研究与应用研究并重，以国家需求为导向推进产学研协同创新，在材料循环利用及固废资源化方面形成了扎实的科研积累和鲜明的研究特色。近年来，研究室承担并完成了国家重点研发计划项目/课题、国家“863”计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金重点和面上项目、工信部“中国制造2025”绿色制造系统集成以及企业横向协作项目等50余项。研究成果荣获国家技术发明二等奖1项、省部级科技奖8项、中国专利银奖和优秀奖各1项、北京市发明专利奖二等奖2项等多项奖励，多项成果已成功应用于国民经济主战场，取得了显著的社会和经济效益。

【研究室成员介绍】

张深根    刘波    张笑妍    丁云集    张俊杰    沈汉林

张深根，工学博士，教授，博士生导师。中国工程院2021年度院士增选有效候选人，第五届杰出工程师奖获得者。兼任国家重点领域咨询专家、全国有色标委会低碳标准工作组副组长、中国再生资源产业技术创新战略联盟副理事长、国际期刊《Carbon Neutrality Frontiers》副主编等。长期致力于绿色高值再生有色金属的研发与产业化，主导研发的电子废弃物、废杂铝、废旧航空铝合金及铂族金属绿色高值产业化技术与装备，已在大型央企、国企和民企广泛应用，累计实施工程60余项，其中电子废弃物、废杂铝和铂族金属相关技术已实现全行业推广。作为项目负责人，先后主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划重点专项、国家科技支撑计划重大项目、“十五”国家科技攻关重大项目、国际合作项目等。以第一完成人获国家技术发明二等奖1项、省部级科技一等奖7项；以第一发明人获中国专利银奖和优秀奖各1项、北京市发明专利奖二等奖2项、省部级专利大赛一等奖2项等。授权中国发明专利163件、美日欧发明专利14件；出版专著8部；发表论文260篇；参订国标4项、行标3项。

刘波，工学博士，教授（研究员），博士生导师。现任融合创新研究院副院长、教育部金属电子信息材料工程研究中心副主任，兼任新疆自治区危险废物鉴别专家委员会委员等职。长期从事基于人工智能的材料循环利用、新型绿色低碳材料、固/危废绿色处置与材料化利用等方向的研究。主持国家自然科学基金、国家JPPT课题、北京市科委卓越工程师成长计划、宁夏回族自治区重点研发计划、新疆自治区“天山创新团队”等科研项目二十余项；发表学术论文80余篇，授权中国发明专利80余件、美日欧等发明专利6件，参编专著5部。曾获国家技术发明二等奖1项、北京市技术发明一等奖1项、中国专利银奖1项、中国有色金属工业科技一等奖3项。

博士/硕士研究生招收方向：基于人工智能的材料循环利用、新型绿色低碳材料、固/危废绿色处置与材料化利用

联系邮箱：liubo@ustb.edu.cn

张笑妍，北京科技大学新材料技术研究院副研究员，硕士生导师，工学博士。担任中国再生资源产业技术创新战略联盟青年专家委员会委员、北京市朝阳区预防医学会医工融合转化专委会会员、《Rare Metals》青年编委、《陶瓷学报》青年编委等。
   先后主持国家自然科学基金、北京市自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、中国博士后科学基金、清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室开放课题重点项目等。获得中国有色金属工业科学技术奖一等奖、陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖、2022金砖国家工业创新大赛优秀项目奖、“优秀硕士学位论文”指导教师。先后在Advanced Functional Materials、Nano Letters、Journal of Advanced Ceramics、Additive Manufacturing、Journal of the European Ceramic Society、Journal of the American Ceramic Society等国内外知名期刊发表SCI论文50余篇；获得授权国家发明专利10余项。
   指导多名研究生获国家奖学金、院长奖学金、小米奖学金、企业奖学金、北京地区高等学校优秀毕业生、优秀硕士学位论文、北京科技大学优秀毕业生、优秀三好研究生等奖励荣誉，毕业后在国防科技大学、西北工业大学、华中科技大学、中国电科五十五所、北京航星机器制造有限公司、龙芯中科技术股份有限公司、华虹半导体有限公司、中铝科学技术研究院等高校、企业院所深造/工作。

硕士研究生招收方向：面向热化学燃料生产、骨缺损修复、承载-隔热-透波一体化应用的多孔陶瓷；固废资源化与绿色建材；陶瓷增材制造（3D打印）及新型陶瓷胶态成型工艺。

联系邮箱：zhangxiaoyan@ustb.edu.cn

丁云集，工学博士，副研究员，硕士生导师。2019年6月毕业于北京科技大学新材料技术研究院材料科学与工程专业，获工学博士学位，任中国再生资源产业技术创新联盟青年专家委员会委员、高等学校知识产权专员，主要致力于稀贵金属材料循环利用理论与技术研究，在铂族金属绿色高效富集、贵金属化合物短流程制备、新能源固废资源化利用等方向做了大量工作。主持国家自然科学基金、国家重点计划研发、工信部绿色制造系统集成、北京市自然科学基金、广东省自然科学基金等项目以及企业委托课题二十余项。获授权中国发明专利30余件、欧洲日本等国外发明专利8件，申请PCT专利2件；出版《贵金属循环利用技术》和《Recycling Technology of Non-ferrous Metals》著作2部，在Renewable and Sustainable Energy Reviews、Resources Conservation & Recycling、Waste Management、中国工程科学等期刊发表论文30余篇，ESI 1%高被引3篇，他引1800余次。

研究成果获江西省科学技术进步奖特等奖、中国有色金属工业科学技术发明一等奖、中国发明协会“发明创业奖∙项目奖”金奖、中国海淀高价值专利培育大赛一等奖、粤港澳大湾区高价值专利培育大赛优秀奖、中国冶金教育学会优秀博士学位论文等奖励。代表性成果如下：

[1] 2024年江西省科学技术进步奖特等奖，废杂铜直接制杆产业化成套技术装备及应用（第三完成人）

[2] 2022年中国有色金属工业科学技术奖（发明）一等奖，铂钯铑催化剂绿色循环再造技术及应用（第二完成人）

[3] 2023年度中国发明协会“发明创业奖∙项目奖”金奖，铂族金属催化剂绿色低成本高效循环利用技术（第二完成人）

[4] 2022年中国∙海淀区高价值专利培育大赛一等奖，一种以铁基材料为捕集剂提取贵金属的方法（第二发明人）

[5] 2022年粤港澳大湾区高价值专利培育大赛优秀奖，铁捕集-电解回收废催化剂铂族金属及应用（第二完成人）

指导的多名研究生获国家奖学金、院长奖学金、特种奖学金、企业奖学金、北京科技大学优秀毕业生、优秀三好研究生等奖励荣誉，毕业后主要去中海油贵金属、中节能、矿冶科技集团、北方华创等央国企、事业单位工作。

招收方向：稀贵金属循环利用，贵金属材料制备，新能源二次资源利用。

电话：15210603226

联系邮箱：dingyunji@ustb.edu.cn

张俊杰，北京科技大学新材料技术研究院副研究员，硕士生导师，工学博士。担任Nature Communications、Journal of Cleaner Production等国内外期刊审稿人，中国有色金属学会会员，入选人社部“澳门青年学者”计划、中国科协“青年人才托举工程”、全国创新创业优秀博士后，主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金（面上项目、国境外交流项目）、广东省基础与应用基础研究基金（青年、地区培育）等项目，参与国家重点研发计划等项目，获中国有色金属工业科学技术一等奖、全国博士后创新创业大赛银奖、金砖国家工业创新大赛优秀项目奖，在Resources, Conservation & Recycling、Journal of Cleaner Production、Construction and Building Materials、Ecotoxicology and Environmental Safety、Ceramics International等Top期刊发表SCI论文20余篇，授权中国发明专利5件，指导研究生获获国家奖学金、院长奖学金、企业奖学金、优秀三好研究生等荣誉。

代表性论文：

(1) Junjie Zhang, Jixin Deng, Hanlin Shen, Dichuan Zhang, Marta Filipa Simões, André Antunes, Bo Liu. Transforming MSWI fly ash and waste glass into hierarchical pores of foam glass-ceramics for effective adsorption [J]. Construction and Building Materials,2025,494:143510.

(2) Kun Li, Jixin Deng, Junjie Zhang*, Quan Wen, Hanlin Shen, Xiaoyan Zhang,Yucheng Ji, Dichuan Zhang, Bo Liu. Upcycling combustion derived solid wastes into high-strength foam glass-ceramics: Adjusting basicity and heavy metal fate [J]. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2026,160:735-748.

(3) Junjie Zhang, Marta Filipa Simões, Quan Wen, Hanlin Shen, Xiaoyan Zhang, Bo Liu, André Antunes, Shengen Zhang. Co–upcycling hazardous solid wastes of MSWI fly ash and secondary aluminum ash into iron and glass ceramic foams [J]. Resources, Conservation & Recycling, 2025, 215:108082.

(4) Junjie Zhang, Xiaoyan Zhang, Jingshu Yuan, Bo Liu, Hanlin Shen, Jun Liu, Shengen Zhang*. Hierarchically porous glass–ceramics by alkaline activation and crystallization from municipal solid waste incineration ashes, Journal of Cleaner Production 364(2022) 132693.

(5) Junjie Zhang, Shengen Zhang*, Bo Liu. Degradation technologies and mechanisms of dioxins in municipal solid waste incineration fly ash: A review [J]. Journal of Cleaner Production, 2020, 250: 119507.

硕士研究生招收方向：固废无害化及资源化；碳固化；绿色低碳材料设计与研发；多孔材料研发；AI辅助玻璃材料设计

邮箱：zhangjunjie@ustb.edu.cn

办公地点：金物楼210

【研究室主要研究方向】

1、绿色高值再生有色金属理论

2、基于人工智能的材料循环利用

3、新型绿色低碳材料

4、固/危废绿色处置与材料化利用

5、废旧铝合金绿色高值再生

6、电子废弃物绿色回收

7、铂族金属低碳循环利用

8、高性能陶瓷材料制备

【研究室主要研究内容及科研成果】

1、废旧电子电器无害化处置资源化利用研究

废旧电子电器数量巨大、增长迅速、富含战略金属，已成为重要的城市矿产。因废旧电子电器具有组分复杂、品位高、有毒有害物质多的特点，其绿色再生关键技术是世界多国抢占的国际制高点。发明了“无氰全湿”提取贵金属技术，实现了金银钯等经济绿色提取；发明了重金属协同提取技术和装备，实现了铜铅锡镍等综合回收；发明了高品位合金直接电解技术和装备，实现了恒压电解分步提取多种纯金属；发明了污染防控技术和装备，避免了氰化物、重金属、氟利昂、残油、粉尘和二噁英等污染。研究成果获国家技术发明二等奖、北京市科学技术奖一等奖、中国有色金属工业科学技术发明奖一等奖、中国专利优秀奖和北京市发明专利二等奖。

2、报废飞机铝合金保级循环利用技术

据飞机回收再利用国际协会（AFRA）预测，未来20年全球将有超12000架飞机退役。报废飞机中含有大量铝合金，回收价值高。目前，大部分报废飞机铝合金直接重熔后被降级利用于低档铸造铝合金产品，存在产品附加值低、环境污染严重等问题。针对上述问题，本团队和波音中国开展了国际合作，研发出合金熔体成分在线测控、杂质元素去除、熔体除气、精炼和变质等关键技术，实现了以报废飞机铝合金为原料再生2024和7075合金，达到了GB/T3190-2008要求，获得了波音公司的高度评价。研究成果获中国有色金属工业科学技术发明奖一等奖、中国专利银奖、北京市发明专利二等奖、山东新旧动能转换高价值专利培育大赛一等奖、全国有色金属标准化技术委员会标准一等奖等。

3、贵金属绿色再生技术

贵金属因储量少、应用广和战略意义被誉为“现代工业维他命”。铜铅镍火法捕集废催化剂中贵金属工艺重金属污染严重。针对上述问题，在国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划课题、工信部绿色制造系统集成项目、广东省自然科学基金项目等支持下研发出具有我国完全自主知识产权的贵金属绿色循环再生技术体系，包括贵金属低温铁捕集-电解富集技术、铂钯铑分离提纯和催化剂再造等，建成了多条贵金属绿色再生产线。授权发明专利30余件，其中中国发明专利20余件、欧洲日本等发明专利8件、参编国标4项，出版专著3部，获中国有色金属工业科技一等奖、中国∙海淀高价值专利培育大赛一等奖、中国发明协会“发明创业奖项目奖”金奖、中国有色金属学会科技论文奖一等奖等。

4、多源冶金固废低成本制备绿色建材关键技术与应用

在国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划课题、宁夏自治区重点研发计划项目等支持下，研发了多源冶金固废低成本制备绿色建材关键技术，提出了多源冶金固废建材化理论，突破了冶金固废成分调配、重金属固化和低成本制备等技术瓶颈，实现了冶金固废为原料规模化生产微晶玻璃、水泥和岩棉三大系列绿色建材。授权中国发明专利27件、美国发明专利1件，发表学术论文33篇，出版专著2部。项目成果在宁夏天元锰业集团有限公司等企业产业化应用，经济、社会和环境效益显著。研究成果获2023年中国有色金属工业科技一等奖。

5. 多孔陶瓷的孔结构多维设计及其在隔热/生物/透波领域应用研究

在国家自然科学基金、北京自然科学基金、广东省自然科学基金等项目支持下，就多尺度孔结构构建带来的性能优势，开发了一种柔性三维纳米纤维编织而成的陶瓷海绵材料，即以冷冻干燥法或有机泡沫浸渍工艺构建三维骨架结构陶瓷坯体，进一步结合碳热还原反应原位合成孔壁由纳米纤维编织而成的陶瓷海绵，具有超高气孔率及比表面积，有望应用于过滤、隔热、催化剂载体等领域；提出了制备具有光敏特性的颗粒稳定乳液/泡沫，可用于光固化成型具有复杂形状的多级孔陶瓷，并将直写打印成型与(溶胶)颗粒稳定泡沫工艺相结合，获得了多级孔氧化铈、氧化铝、莫来石、羟基磷灰石、双相磷酸钙、氮化硅陶瓷，使其在力学性能、比表面积、透波性能、太阳能热化学燃料产量等性能方面获得了显著的提升。相关研究成果申请/授权中国发明专利12项，在相关领域国际知名SCI期刊发表学术论文20余篇。

6、铝灰渣还原固废中有价金属及尾渣资源化

在重庆市重点专项、广东省基础与应用基础研究基金、博士后基金、国家资助博士后计划等项目支持下，提出了基于钙硅铝镁氧化物调配的多源固废资源化理论，突破了铝灰渣低碳还原赤泥铁、尾渣制备铝酸钙及绿色建材等关键技术，实现铁回收率90%以上及尾渣100%资源化。该技术具有成本低、碳排放少、环境负担小、应用场景广阔等特点。申请/获授权国家发明专利16项，在J. Hazard. Mater.、J. Clean Prod.、Waste Manage.、Ceram. Int.等期刊发表SCI论文30篇，已建成年产3万吨铝灰渣基铝酸钙生产线，经济和社会效益显著。

【研究室承担科研项目】

国家重点研发计划项目：高端领域铜铝废材深度净化与循环再造关键技术

国家重点研发计划课题：废旧航铝材高效除杂成套技术及装备研发

国家重点研发计划课题：再造航铝熔体成分精细调控产业化关键技术

国家重点研发计划课题：再造航铝材精细调控产业化技术及示范

国家重点研发计划课题：大宗工业固废硅-铝-氧四面体网络结构解聚-重构反应机理与调控机制

国家重点研发计划课题：多固废协同凝胶强化技术及材料体系设计

国家自然科学基金项目：低温铁捕集废催化剂贵金属的多反应耦合及富集机理

国家自然科学基金项目：垃圾焚烧飞灰的二噁英热裂解解毒及氯固化机理

国家自然科学基金项目：铁铬污泥制备的刚玉型含Cr片状氧化铁及其稳定性机理研究

国家自然科学基金项目：碱熔解离蓝粉β-Al2O3和绿粉畸变磁铅矿晶体结构的机理

国家自然科学基金项目：含Cr危固的Cr、Ni固化与解毒机理及微晶玻璃应用研究

国家自然科学基金项目：超顺磁性纳米Fe3O4粒子低温燃烧-碳热还原合成机理研究

国家自然科学基金项目：粘结Terfenol-D复合材料<110>织构和密度的磁-热-机耦合模型            

国家自然科学基金项目：钢铁冷轧磨削料制备软磁复合材料的机理研究

国家863项目：稀土荧光灯快速识别及发光材料回收利用技术和装备

国家科技支撑计划项目：废旧金属综合利用及废旧机电产品再制造关键技术与应用研究

国家科技支撑计划项目：含Cr钢渣制备微晶玻璃技术

国家科技支撑计划项目：有色金属基地大宗工业固废减量无害化利用关键技术与示范

国家科技支撑计划项目：带钢高效清洗工艺和冷轧工序废弃物利用技术开发

国家科技支撑计划项目：废铝易拉罐保级还原技术开发及示范

国家科技支撑计划项目：高性能软磁复合材料(SMC)及其环保型磁芯的产业化开发

新疆重点研发计划项目：新疆有色金属行业典型固废绿色高值化利用技术研发与应用

宁夏重点研发计划项目：硅锰合金渣制备生态环境材料关键技术及示范

宁夏重点研发计划项目：电解锰渣高值化利用技术研发及示范

工信部绿色制造项目：终端产品资源化利用系统集成-退役动力蓄电池回收利用

工信部绿色制造项目：高值废旧产品资源化利用系统集成应用解决方案

工信部绿色制造项目：典型贵金属废料提取及深加工产业化绿色关键工艺系统集成

工信部：2022年国家新材料重点平台—节能低碳材料生产应用示范平台

The Boeing Company：7050 Aluminum Alloys Recycling at Pilot；7075 aluminum alloy recycling from aircraft aluminum scraps；Aero Al recycling through metallurgical process

校企合作项目：失效三元锂电池金属高效绿色回收技术开发

校企合作项目：含铅冶炼烟尘的绿色处置技术研发

校企合作项目：废汽车尾气催化剂铁捕集铂族金属技术

【学生培养与毕业出口介绍】

团队紧密围绕国家资源安全与绿色低碳发展需求，构建了“从材料设计到工程应用”的全链条科研实践培养体系。研究生深度参与国家/省部级及企业横向等科研项目，在解决实际科学技术问题中提升创新能力与工程素养。团队依托导师责任制，营造开放、协作、务实的科研氛围，提供优越的科研条件与学术交流平台。此外，团队与国内外顶尖高校及研究机构保持长期合作，定期组织学术交流，有效拓展学生的国际化视野与职业发展空间。

毕业生就业率持续保持高水平，主要入职中国宝武钢铁集团有限公司、中国资源循环集团有限公司、中国节能环保集团有限公司、中国有色矿业集团有限公司、矿冶科技集团有限公司等大型国企，国家知识产权局、北京市海关等事业单位，以及北京科技大学、北京工业大学、南昌大学、西安建筑科技大学等高校。