张国杰，教授，博士生导师，国家自然科学基金、国家科技部及教育部评审专家，山西省能源研究会秘书长。负责国家及省部级科研项目等20余项，其中国家自然科学基金项目6项、国家科技支撑计划子课题1项，山西省自然科学基金2项和省青年学术带头人项目1项，校“优青”和“杰出青年”项目各1项，科技开发项目3项；另外作为研究骨干参加“973”课题1项、国家重大项目1项、国家自然科学基金项目3项、山西省重点攻关项目2项和横向开发项目多项。在国际、国内重要学术期刊和国际会议论文集上发表论文180余篇，出版中文专著1部，参编英文专著3部。申请中国发明专利68项。荣获山西省高校科技进步一等奖、山西省科技进步二等奖、教育部高等学校科学研究优秀成果奖一等奖、侯德榜化工科技奖-青年奖、山西省优秀博士学位论文、三晋英才、省优秀先进科技工作者、省优秀青年学术带头人和山西省“131”中青年创新人才等称号。

针对煤清洁转化过程中产生的富甲烷气（CH4）与二氧化碳重整制合成气过程中催化剂易积碳失活的问题，申请人创新性的提出将交联环境刺激响应性官能团引导物质同时作为导向剂和改性剂对碳材料进行改性，在高温高压作用下通过调节过程参数对碳材料的孔结构和官能团的种类及分布进行可控调节，从而获得同时具有高催化活性和高选择性的高性能重整催化剂，解决了碳材料重整催化活性和选择性难易同时提升的难题，实现了碳材料催化性能的理性调控。在此基础上，发明了在碳材料中添加碱土金属的碱金属碳材料复合催化剂和高温高压双氧水改性新型碳材料催化剂，发明了常温常压共沉淀并复合面心立方的氧化铜低成本高活性和抗积碳的合金-碳材料复合催化剂制备技术，发现并掌握了控制催化剂活性的关键工艺参数—金属晶体的晶体结构等，成功对催化剂活性金属的电子结构和表面结构进行了调变；成功选择具有面心立方晶格的Cu做助剂，通过控制其组分、含量及添加顺序等制备手段，研制出具有高活和抗积碳的Cu-Co/碳材料催化剂催化剂。 在进行碳材料催化CH4-CO2重整转化研究过程中，通过对部分氧化局部强氧化反应机理以及喷嘴、反应器结构及其温度、浓度等分布规律的研究，从理论上阐明了非催化部分氧化局部强氧化CH4转化的机理；明确了其中各因素的影响机制，建立了局部强氧化区的喷嘴结构模型和反应器温度、产物、浓度分布及流动场分布模型，形成了非催化部分氧化局部强氧化焦炉煤气（富含CH4气）制合成气的理论体系；提出了在独立焦化厂和化肥厂采用局部强氧化富甲烷气制合成气的方法，完成了模拟和实验研究，弄清了采用该方法的适用范围和使用效果, 为富甲烷气制合成气提供了新的有效途径；研制了实现局部强氧化部分氧化烧嘴以及与之相匹配的无内构件反应器，制备出了实验室样品，申报了发明专利，其性能优于现有国内外同类产品，已投入产品开发。 在前期基础理论研究成果的基础上，提出用结构和构件使氧化放热和还原吸热双反应的重整移动床反应器中气固流动、分配与接触强化、热量传递与反应动力学优化匹配的概念；发明了倒“T”型两段内腔连通的结构、原料气喷嘴两翼对称布置结构、加料机构和转化炉主体之间设有气封装置新结构，以及局部强氧化烧嘴等新结构，通过这些新结构的有机集成，形成了反应器内固体高温碳和转化原料气体的逆流接触及其物料浓度场和温度场合理分布和灵活可控的CH4/CO2重整核心装备和技术，并申请了发明专利。 建立了重整反应器和重整工艺放大设计模型；开发了重整中试工艺；形成了设计数据包；并完成了初步设计。重整反应器和工艺设计模型及数据包的建立形成了首创的双气头多联产核心技术基础。“一种带有混合式气体分布器的重整反应器及其工艺”经过山西省科技情报查新咨询中心查询结论为：“该项目技术属国内首创，具有创新性和实用性，其总体技术达到同类研究的国内领先和国际先进水平”。 碳催化CH4-CO2重整制合成气技术已经实现了稳定连续生产，形成了具有我国自主知识产权创新的全球第一条CH4-CO2重整制合成气的生产线，CH4转化率>97%，CO2转化率>97%；国内外无CH4-CO2重整技术产业化报道，本项目经济技术指标国际领先。 针对煤洁净利用过程中产生的部分废液，提出了利用荒煤气余热热解脱硫废液的技术路线，系统研究了脱硫废液中的污染物硫氰酸铵等物质在以氢气为主的高温焦炉煤气中的热解行为，明晰了产物的生成规律，建立了热解过程的动力学方程，奠定了该技术工艺业应用的理论基础。开发了焦炉上升管的热态无损开孔技术，实现了设备的不停产安装，研制了可在高温荒煤气中实现废液精细雾化的雾化喷嘴和一体化旋转喷射器，保证了脱硫废液在荒煤气中的高效分解，解决了脱硫废液在高温环境中雾化时存在的堵塞与滴漏等技术难题，为焦化行业脱硫废液的处理领域贡献了新的产业化技术。通过了山西省科技厅的技术成果鉴定，编制了12000吨/年的工艺包，完成了山西省煤基重点攻关项目的验收，奠定了该技术的产业化基础。该技术已实现了在山西焦炭集团、鑫盛煤化和江西景德镇开门子陶瓷化工等多家企业的工程应用。