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一種多級(jí)結(jié)構(gòu)工程的策略來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同優(yōu)化水分解催化劑的催化性能。通過(guò)兩步化學(xué)合成途徑，研究人員制備出了鐵(Fe)摻雜的磷化鈷(CoP)納米片與碳納米管的復(fù)合物 (圖1a, b)。研究發(fā)現(xiàn)，這類復(fù)合物催化劑具有與標(biāo)桿的金屬鉑（Pt）催化劑接近的氫氣析出反應(yīng)催化活性。并且首次發(fā)現(xiàn)Fe摻雜量對(duì)這類無(wú)機(jī)-納米碳復(fù)合物催化劑在不同pH電解質(zhì)中的催化氫氣析出性能有明顯的影響。另一方面，通過(guò)原位的電化學(xué)氧化/水解，這類復(fù)合物催化劑可以轉(zhuǎn)換為Fe摻雜的羥基氧化鈷/碳納米管的復(fù)合物并展現(xiàn)出非常優(yōu)異的氧氣析出催化性能。進(jìn)一步，研究人員利用這類復(fù)合材料作為正負(fù)電極的催化劑構(gòu)筑了一個(gè)簡(jiǎn)易的堿性水分解電解池，并證明了這種電解池可以在1.5 V的電壓下以10 mA cm -2 的電流密度持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行水分解，該性能是目前水分解電催化劑的最好性能之一。該電解池也可以由單節(jié)AA干電池來(lái)驅(qū)動(dòng)分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣 

項(xiàng)目簡(jiǎn)介： 碳酸丙烯酯高能電池電解液．高效溶劑僅用作高能電池及電容器 的優(yōu)良介質(zhì)，世界市場(chǎng)所需碳酸丙烯酯 200-300 萬(wàn)噸。酯交換法生產(chǎn) 碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸。而目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn) 量在 1000-2000 噸，供不應(yīng)求，市場(chǎng)前景十分廣闊。隨著社會(huì)對(duì)綠色 環(huán)保的重視，許多工藝會(huì)被清潔、環(huán)境友好工藝所代替，必然進(jìn)一步 加大碳酸丙烯酯的市場(chǎng)需求。因其下游產(chǎn)品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、 聚氨酯的不斷推廣應(yīng)用，其市場(chǎng)需求量還要不斷增加。本產(chǎn)品碳酸丙 烯酯是一種高效溶劑和優(yōu)良抽提劑，性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒、純的溶劑對(duì)碳 鋼設(shè)備沒(méi)有腐蝕，它對(duì)高分子化合物具有良好的溶解能力。目前最受 人重視的是用來(lái)脫除天然氣、石油裂解氣、油田氣、合成氨變換氣中 的二氧化碳和硫化氫，效果顯著。在電子工業(yè)上可作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì)，在高分子工業(yè)上可作聚合物的溶劑和增塑劑等。也可 以作油性溶劑以及烯烴和芳烴的萃取劑。在紡織工業(yè)上可用作合成纖 維的助劑和固定劑、紡絲溶劑或水溶劑染料顏料分散劑；此外，它還 是一種用途極其廣泛的有機(jī)合成原料和中間體，如酯交換法生產(chǎn)碳酸 二甲酯的原料。 產(chǎn)品市場(chǎng)分析 僅用作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì)，世界市場(chǎng)所需碳酸丙烯酯 200-300 萬(wàn)噸。酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的所需配套原料：碳酸丙烯 酯達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸。而目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)量在 1000-2000 噸，供不應(yīng)求，市場(chǎng) 前景十分廣闊。隨著社會(huì)對(duì)綠色環(huán)保的重視，許多工藝會(huì)被清潔、環(huán) 境友好工藝所代替，必然進(jìn)一步加大碳酸丙烯酯的市場(chǎng)需求。因其下 游產(chǎn)品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不斷推廣應(yīng)用，其市場(chǎng)需 求量還要不斷增加。現(xiàn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)價(jià)格為 7000-8000 元/噸。相關(guān)原料價(jià) 格：環(huán)氧丙烷 7500 元/噸和二氧化碳 300--700 元/噸。 現(xiàn)有技術(shù)情況 利用二氧化碳與環(huán)氧化物加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯早已實(shí)現(xiàn)了 工業(yè)化，目前的研究主要集中在尋找高效均相催化劑以及非均相催化 劑。現(xiàn)行工藝大多采用均相催化過(guò)程，存在著催化劑的回收、循環(huán)使 用上的困難；且產(chǎn)物必需經(jīng)過(guò)多步蒸餾等過(guò)程分離提純，既耗時(shí)、耗 能，又增加設(shè)備的投資。此外，為制得高質(zhì)量的產(chǎn)品和提高環(huán)氧化物 的轉(zhuǎn)化率，許多工藝還得使用揮發(fā)性的有機(jī)溶劑。這一反應(yīng)的非均相 催化過(guò)程尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，主要受非均相催化劑的活性和穩(wěn)定性（即 催化劑的使用壽命）所限。 所屬技術(shù)領(lǐng)域：一碳化學(xué)與化工及綠色催化技術(shù)，可再生資源的 化學(xué)轉(zhuǎn)化利用。選題依據(jù)：基于人們對(duì)資源和環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 的社會(huì)需求，以消除污染、合理利用資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的 綠色化學(xué)已成為當(dāng)前化學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿。二氧化碳作為一種典型 的可再生資源，具有無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、阻燃、化學(xué)惰性，大量存在于 自然界中等特點(diǎn)，無(wú)溶劑殘留而且對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)它也是一 種溫室氣體，對(duì)它的資源化利用，還可以減輕環(huán)境負(fù)荷。回收再利用 的二氧化碳主要用于生產(chǎn)基本化工原料及具有應(yīng)用價(jià)值的綠色化工 產(chǎn)品。目前，每年大約有 110 MT(百萬(wàn)噸) 的二氧化碳用于化工產(chǎn)品 的合成，如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊 的市場(chǎng)前景。基于資源和環(huán)境因素考慮，二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化與利用 吸引著越來(lái)越多研究者的興趣，具有很高的應(yīng)用價(jià)值和理論研究意義。 本工藝的目的 針對(duì)固體催化劑活性不高、穩(wěn)定性不好的問(wèn)題，設(shè)計(jì)與篩選高活 性、高穩(wěn)定性固體催化劑，解決催化劑的回收使用問(wèn)題和簡(jiǎn)化產(chǎn)品的 分離、純化過(guò)程，以降低生產(chǎn)成本；用超臨界二氧化碳替代有機(jī)溶劑， 實(shí)現(xiàn)無(wú)有機(jī)溶劑、對(duì)環(huán)境友好的清潔工藝過(guò)程，即工藝過(guò)程的綠色化。 技術(shù)內(nèi)容 高活性、高穩(wěn)定性固體催化劑的篩選：側(cè)鏈帶有銨鹽、胺基等功 能基團(tuán)的聚苯乙烯樹(shù)脂能高效、高選擇性地催化環(huán)氧化物與二氧化碳 反應(yīng)制備環(huán)狀碳酸酯。 催化劑的種類：苯乙烯系極性大孔吸附樹(shù)脂、強(qiáng)堿性苯乙烯系陰 離子交換樹(shù)脂、大孔弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂、大孔苯乙烯系 螯合性樹(shù)脂、大孔弱酸丙烯酸系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、大孔強(qiáng)酸丙烯酸系 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。 上述高活性固體催化劑的回收、再利用。

電池高性能低鉑電催化劑研究首先合成含有高指數(shù)面的Pt3Fe 多級(jí)納米線，再通過(guò)煅燒得到含有兩個(gè)原子層厚的 Pt-skin結(jié)構(gòu)，并評(píng)估了該材料在酸性介質(zhì)中的氧還原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理論計(jì)算結(jié)果證明含有高指數(shù)面的 Pt-skin表面對(duì)反應(yīng)中間體的吸附能優(yōu)化，有利于電催化反應(yīng)的進(jìn)行。該工作首次將 Pt-skin和高指數(shù)面結(jié)合，在催化劑活性和穩(wěn)定性方面有了很大提升，為高性能電催化材料的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)指出了新方向。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介對(duì)氨基苯酚（p-AminopHenol，簡(jiǎn)稱PAP）是合成醫(yī)藥、農(nóng)藥及染料等的重要中間體，并可用作橡膠防老劑。是世界十大藥品之一撲熱息痛及子午線輪胎防老劑的主要原料。國(guó)內(nèi)外有關(guān)對(duì)氨基酚合成研究的報(bào)道很多，主要有：對(duì)硝基苯酚鐵粉還原法、硝基苯催化氫化法和硝基苯電解還原法等。其中硝基苯催化加氫還原法工藝流程短，能耗低，污染小，設(shè)備和工藝條件也不十分苛刻，對(duì)氨基苯酚收率較高，產(chǎn)品質(zhì)量較好，被普遍認(rèn)為是未來(lái)發(fā)展的方向。而目前國(guó)內(nèi)之所以一直未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，主要存在以下問(wèn)題：（1）催化劑與產(chǎn)品分離困難。目前，該工藝所采用催化劑為Pt/C，所用載體為粉末狀活性炭。該催化劑不僅粒度小，而且比重較小，在工業(yè)化生產(chǎn)中將催化劑從反應(yīng)后的混合物中分離出來(lái)極為困難。（2）生產(chǎn)成本高。由于該工藝采用貴金屬Pt為催化劑，因此催化劑的回收及套用將直接決定著生產(chǎn)成本。Pt/C催化劑在回收過(guò)程中損失較為嚴(yán)重，而且失活催化劑的再生也較為困難，導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降。（3）以硫酸為反應(yīng)介質(zhì)，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求較高，同時(shí)副產(chǎn)大量的稀硫酸銨溶液，必須進(jìn)行綜合利用。針對(duì)目前該工藝存在的上述問(wèn)題，本項(xiàng)目研究的重點(diǎn)是在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)Pt/SiO2催化劑，利用SiO2比重大，易于分離的特點(diǎn)，解決催化劑與產(chǎn)品分離上的困難，降低產(chǎn)品成本。以Pt/SiO2為催化劑，PAP收率可達(dá)到85％。二、市場(chǎng)前景幾年來(lái)，全世界對(duì)氨基苯酚的消費(fèi)量已超過(guò)12萬(wàn)t/a；目前，我國(guó)需求量也已超過(guò)3萬(wàn)t/a，并以10%/a的速度增長(zhǎng)，因此對(duì)氨基苯酚具有廣闊的市場(chǎng)。三、合作方式  尋求中試放大合作。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：王延吉聯(lián)系電話： 022-60204867

南京市“321”人才計(jì)劃重點(diǎn)支持項(xiàng)目。以光催化高效降解技術(shù)為核心（替代試樣的加熱氧化預(yù)處理），以流動(dòng)注射進(jìn)樣及分光光度檢測(cè)為特點(diǎn)（替代手工操作），以現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法為基礎(chǔ)（良好銜接），能以2 min/樣的速度連續(xù)、全自動(dòng)地檢測(cè)水中的總磷和總氮。每樣的試劑消耗不超過(guò)2元。在環(huán)境水樣、工業(yè)循環(huán)冷卻水、油田注水、工業(yè)和生活污水等分析及教學(xué)和科研領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。該項(xiàng)目擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，目前已小批量生產(chǎn)。

汽油和柴油當(dāng)中所含的硫和氮的化合物，會(huì)在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生污染環(huán)境的硫氧化物和氮氧化物。目前的環(huán)境法規(guī)對(duì)液體燃料中的硫和氮的含量要求越來(lái)越低，因此，開(kāi)發(fā)出適合于液體燃料脫硫、脫氮的催化劑是化工、環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。而磁性金屬磷化物，例如磷化鎳，則是加氫脫硫( HDS) 和加氫脫氮( HDN)過(guò)程當(dāng)中的首選催化劑。本項(xiàng)目通過(guò)一種較為簡(jiǎn)單的化學(xué)液相方法來(lái)制備磁性金屬磷化物納米晶體材料（包括磷化鎳、磷化鐵、磷化鈷，以及它們的合金磷化物，與通常的制備方法相比，不需要用氫氣

在利用太陽(yáng)能分解水制取氫氣的催化劑研究上取得新進(jìn)展。該研究工作借鑒自然界光合作用，在多個(gè)光敏中心多個(gè)催化中心產(chǎn)氫器件構(gòu)筑的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其植入到金屬有機(jī)框架材料中，模擬自然界酶催化環(huán)境中質(zhì)子和電子的傳輸與轉(zhuǎn)移，在有效規(guī)避分子基催化劑穩(wěn)定性差的同時(shí)，極大地提高了光催化產(chǎn)氫性能，為人工模擬光催化劑的設(shè)計(jì)和構(gòu)筑提供了新的思路。? 人工模擬光合作用，利用太陽(yáng)能在催化劑作用下分解水制取氫氣，是實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為清潔的化學(xué)能，解決人類社會(huì)面臨的能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的理想途徑。在早期，我校化學(xué)學(xué)院蘇成勇教授和石建英副教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了空間上相互獨(dú)立、功能上相互等價(jià)，集合8個(gè)光敏金屬有機(jī)釕中心和6個(gè)催化Pd2+中心于一體的金屬-有機(jī)分子籠產(chǎn)氫器件[Pd6(RuL3)8]28+(MOC-16)，在單一分子籠內(nèi)構(gòu)筑出多個(gè)相互獨(dú)立的能量傳遞和電子轉(zhuǎn)移通道，獲得了高達(dá)380 μmol h-1的初始產(chǎn)氫速率和635的TON(48h) [Nature Communications, 2016, 7: 13169]。雖然金屬有機(jī)分子籠提高了分子基催化劑的產(chǎn)氫性能，但光照條件下的穩(wěn)定性仍然是制約其進(jìn)一步應(yīng)用的決定因素。       最近，我校化學(xué)學(xué)院蘇成勇教授和石建英副教授研究團(tuán)隊(duì)又基于配位組裝策略實(shí)現(xiàn)了Au25(SG)18納米簇在金屬有機(jī)ZIF-8主體框架內(nèi)部和外表面的可控組裝[Advanced Materials, 2018, 30,1704576]。采用相似策略，他們將MOC-16植入到ZIF-8主體內(nèi)，進(jìn)一步將ZIF-8轉(zhuǎn)化為Znx(MeIm)x(CO3)x (CZIF)，獲得了MOC-16@CZIF催化劑。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心及化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的曾杰教授團(tuán)隊(duì)和國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室鮑駿教授團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)精準(zhǔn)的氧化刻蝕，調(diào)控鈀鉑合金的形貌和組分，設(shè)計(jì)并構(gòu)筑出了超立方體框架結(jié)構(gòu)催化劑，其在氫氧燃料電池陰極反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性。研究成果以 “Pd-Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction”為題發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上（J. Am. Chem.Soc. 2021,doi.org/10.1021/jacs.0c12282）。該研究團(tuán)隊(duì)受三維立方體向四維超立方體演變的啟發(fā)，將鈀鉑均勻合金立方體進(jìn)行氧化刻蝕，通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控鈀原子的去除和余下鈀原子與鉑原子的重排，得到鈀鉑合金超立方體框架結(jié)構(gòu)（圖 1）。此外，通過(guò)調(diào)節(jié)初始立方體中鈀、鉑兩種元素的比例，還可以得到八足體和立方框架結(jié)構(gòu)。在氫氧燃料電池陰極催化測(cè)試中，立方框架結(jié)構(gòu)、超立方體結(jié)構(gòu)和八足體結(jié)構(gòu)的單位質(zhì)量活性分別達(dá)到了商用鉑碳催化劑的 4.1 倍，11.6 倍和 8.3 倍。此外，超立方體結(jié)構(gòu)催化劑還表現(xiàn)出了最高的本征活性（2.09 安培每平方厘米）和優(yōu)異的性能穩(wěn)定性。密度泛函理論計(jì)算表明超立方體表面晶面的氧吸附能最接近于理論最優(yōu)值，這一趨勢(shì)與實(shí)際測(cè)試的氧還原活性順序相一致。這種新的超立方體框架催化劑設(shè)計(jì)理念為今后相關(guān)電催化劑的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

 該技術(shù)開(kāi)發(fā)了稀土摻入的過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物脫硝催化劑新體系，無(wú)毒、無(wú)二次污染，可替代現(xiàn)有商用有毒的釩鈦體系，取得了脫硝催化劑的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；研發(fā)了具有助催化功能的支撐體及支撐體與催化活性組分高強(qiáng)結(jié)合的制備新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了脫硝催化劑原料國(guó)產(chǎn)化，大幅降低了催化劑的生產(chǎn)成本；在國(guó)華太倉(cāng)電廠脫硝旁路系統(tǒng)進(jìn)行了工況測(cè)試，在江蘇華爾潤(rùn)集團(tuán)有限公司建立了煙氣處理量為1～2萬(wàn)Nm3/h的首個(gè)玻璃行業(yè)工業(yè)應(yīng)用脫硝裝置。測(cè)試和示范應(yīng)用結(jié)果表明：新型脫硝催化劑效率高，活性溫度窗口寬，機(jī)械強(qiáng)度高，耐水洗，失活后可再生，廢棄的催化劑可資源化利用。研發(fā)出的稀土基脫硝催化新體系，具有無(wú)毒、高效；適溫度范圍寬；抗中毒能力強(qiáng)；壽命長(zhǎng)，失活后可再生，降低運(yùn)行成本50%，廢棄的催化劑無(wú)二次污染，并可資源化利用等特點(diǎn)。  該項(xiàng)目受到國(guó)家科技部、發(fā)改委、環(huán)保部高度重視和大力支持，先后獲得國(guó)家及部省級(jí)10項(xiàng)項(xiàng)目的資助。

成果介紹針對(duì)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的政策需要，針對(duì)“重化圍江”和污水排放劇增、處理難度加大、處理成本激增的現(xiàn)狀與日漸迫切的環(huán)保需求之間的矛盾。東南大學(xué)納米低維凈化材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，在傳統(tǒng)芬頓氧化水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮其反應(yīng)速度快、降解效率高的特點(diǎn)，解決了其產(chǎn)生污泥二次污染、工序復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，首創(chuàng)NSFO（無(wú)泥芬頓催化氧化耦合）技術(shù)。NSFO技術(shù)是離子交換樹(shù)脂、膜分離技術(shù)、厭氧-好氧生化池的互補(bǔ)技術(shù)，可應(yīng)用于化工園區(qū)以及農(nóng)藥醫(yī)藥行業(yè)，高含鹽、高毒性、高COD、低B/C比等難降解廢水的處理。技術(shù)特征：進(jìn)水COD范圍1000-20000mg/L，原水不需稀釋，非接觸式全封閉深度處理。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)1.采用納米低維水處理催化劑，構(gòu)筑組合新工藝增強(qiáng)氧化效能。2.在真空紫外光以及負(fù)載的金屬離子協(xié)同激發(fā)下，催化雙氧水產(chǎn)生超氧負(fù)離子和羥基自由基，進(jìn)而促進(jìn)高毒性、高濃度廢水的無(wú)害化處理。3.大幅提升處理效果的基礎(chǔ)上避免了污泥二次污染的產(chǎn)生。4.大幅簡(jiǎn)化處理流程，原水不需稀釋，不需預(yù)調(diào)酸堿；大幅度削減廢水量，降低處理負(fù)荷。NSFO技術(shù)易于與自主開(kāi)發(fā)的模塊化工裝設(shè)備相結(jié)合，充分發(fā)揮裝備化優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)源頭處理、分質(zhì)分流；免除土建施工，降低成本。市場(chǎng)前景NSFO 技術(shù)，是普適性和平臺(tái)型的核心反應(yīng)技術(shù)，即能作為改善水質(zhì)可生化性的預(yù)處理工藝，也可以廣泛應(yīng)用于水務(wù)、印染、煤化工、石油化工、垃圾滲濾液等難降解工業(yè)廢水處理領(lǐng)域。該核心技術(shù)申請(qǐng)發(fā)明專利20余項(xiàng)，在處理高危廢水方面具有普適性，可以推廣到多領(lǐng)域的高COD、高含鹽、高毒性難降解廢水處理，在國(guó)內(nèi)外均有廣闊的軍民兩用市場(chǎng)。目前正在開(kāi)拓適用于民用航天市場(chǎng)以及石化醫(yī)藥化工市場(chǎng)的大規(guī)模處理裝置，預(yù)計(jì)軍用、民用市場(chǎng)容量高達(dá)5000萬(wàn)/年。