1. 建立了世界上第一个专门针对盐湖的巨化学相平衡模拟预测系统
自1999至2003年，在德国攻读博士学位期间，从事的是相变储能材料的相图计算设计工作，为此，我开发了一个化学反应热力学模型，能一致性地描述从浓的盐水溶液到上1000K温度下的无水熔盐体系的热力学（包括固液相平衡）的性质。那个时候，我的博士论文只进行理论热力学模型开发、计算机模型代码编写、计算和预测，其它课题组做实验验证我的预测结果。理论预测结果的可靠性得到了德国Merck公司和捷克查理大学的研究人员的多方实验认证。在那个时候开发的热力学模型主要通过描述阳离子的水化、阴离子与溶剂水与阳离子的竞争配位，来描述盐水溶液的超额性质。
2008年至2015年，在中国科学院青海盐湖研究所做“百人计划”研究员期间，针对国内绝大部分的盐水体系液固相平衡实验和模拟计算均在25摄氏度的现状，提出了构建热力学模型预测复杂盐湖体系在多温度下的相平衡的想法并付诸实践。这个时候我有幸招收了一个非常得力的研究生-李东东，他2015年博士毕业留青海盐湖研究所工作至今。
2017年，在国家自然科学基金联合基金集成项目的支持下，我们课题组开展了“柴达木盆地盐湖巨化学系统全组分、全浓度、多温热力学模型构建及模拟预测系统集成”的研究工作，旨在构建世界上第一个专门针对盐湖巨化学体系的相平衡模拟预测系统，服务于盐湖资源（包括锂、钾）的开发利用。世界盐湖主要分布在中国和南美等国家，发达国家不会为资源所在国开发专门的盐湖相平衡模拟预测系统，南美国家科技实力尚欠缺，这就需要我们依靠自己的力量开发相应的系统。自然科学基金集成项目的支持成了我们完成这一使命的助推剂。
经过18年的建设，我们建成了世界上第一个专门针对盐湖巨化学体系相平衡的模拟预测系统。该系统覆盖上千个盐湖子体系，涉及逾200个固相与卤水在-50~+100摄氏度范围的相平衡。该模拟预测系统的网址为：www.islec.net （软件著作权登记号：2019SR1235322), 只要输入“温度、阴阳离子和溶剂水的总组成”，点击计算，系统就能给出平衡态的结果：1）溶液中各物质的绝对量及浓度，2）各固相是否生成，若有，则绝对量是多少。对绝大部分盐湖体系我们已开放给全国世界用户免费使用。目前，该系统已被国内外同行广泛使用，如，青海大学、新疆大学、青海师范大学、中科院山西煤化所、中科院青海盐湖研究所、德国亚琛工业大学、南京大学、中蓝连海化工设计院、紫金矿业、西藏金泰公司、成都理工大学、荷兰代尔夫特理工大学、德国弗莱贝格矿业大学、伊朗钾盐公司等。
该盐湖巨化学相平衡模拟系统包含上万个模型参数，在构建该系统时，我们解决了如下关键的科学问题：
1）修正了PSC模型，用高阶水项替代三离子相互作用项，强化溶剂水分子对离子相互作用的调节作用，把模型的适用范围推向极高盐浓度（>50M）,满足了盐湖化工的实际要求。
2）在固相的熵、焓、吉布斯自由能估算时，引入热容限定条件，大幅减少了模型参数逾千个，确保模型参数的热力学内一致性和科学性，也为巨化学系统平衡计算的收敛性和可计算性奠定基础。
3）在系统中引进了固溶体与水溶液的相平衡计算，使模型能预测固溶体的形成区域，成功地解释了为何在盐田滩晒过程宝贵的铷、铯资源突然消失的理论本质。
应用该系统能获得如下信息：
1) 对于非饱和体系，可准确给出溶液中各离子、硼酸和水分子的活度和活度系数，以及水的饱和蒸汽压。
2) 对于过饱和体系，可以准确给出平衡时固相组成的类型及其量，液相组成及其量。
3) 预测任一初始盐湖卤水蒸发过程的析盐次序及其量的多少。
4) 预测盐田滩晒过程任一固相开始形成的卤水组成节点。
5) 设计在盐田滩晒过程加速或避免某一固相形成的倒卤方法。
6) 预测某一固相(如万象平原的光卤石矿)形成当年的气候特征。
7) 通过火星表面局部元素比例特征预测还原当年的形成条件。
8) 预测锂云母和锂辉石提锂过程，锂元素损失的关键节点。
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2. 新型锂萃取剂分子设计
为深刻理解盐水体系宏观性质（活度、溶解度、稀释热、水化能、溶解度相平衡等）背后的本质，在德国DFT、国家自然科学基金面上和重点项目的支持下，我们对盐水溶液结构开展了长期的研究。
1) 把高温相图的基本原理，扩展应用于低温盐水体系，基于相图计算设计出若干相变储能新材料；
2) 提出了评估高溶解性无机盐溶解度数据可靠性的新方法；
4) 开展量子化学计算和分子动力学研究，揭示了CuClx(2-x)物种紫外光谱的局域结构的简并本质；发现了氟化物盐溶液结构与制备路径强相关的规律；
5) 揭示了在湿法炼锌过程为什么同时存在硫酸钙结晶和水溶液中氟离子危害的理论本质；
6) 提出了难溶化合物溶解度的“反同离子效应”新概念，推导出了出现反同离子效应的理论判据，该判据适用于目前已知的一切盐水体系。
7) 开发出了从废旧磷酸铁锂同时回收电池级碳酸锂和电池级磷酸铁的新工艺，年处理万吨级粉的产线业已投产；