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一、項目進展 創(chuàng)意計劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時間 學(xué)號 馮疇境 化學(xué)化工學(xué)院環(huán)境工程 2019-2023 201931043101 李暄 化學(xué)化工學(xué)院環(huán)境工程 2019-2023 201931043116 羅雨欣 化學(xué)化工學(xué)院環(huán)境工程 2019-2023 201931043111 黃品杰 化學(xué)化工學(xué)院環(huán)境工程 2019-2023 201931043110 張一丹 化學(xué)化工學(xué)院環(huán)境工程 2019-2023 201931043105 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 周家斌 化學(xué)化工學(xué)院 教授 環(huán)境材料與污染控制 劉丹 化學(xué)化工學(xué)院 講師 環(huán)境材料與污染控制 四、項目簡介 工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中產(chǎn)生大量的有機廢水需要凈化處理，對此問題，本課題準(zhǔn)備采用光催化耦合基于硫酸根自由基的快速降解水中有機污染物。制備出磁性好、易回收且具有良好催化性能的Z型CuFe2O4/MnO2復(fù)合材料來活化PMS。PMS在復(fù)合催化材料表面會迅速反應(yīng)生成硫酸根和羥基的自由基，同時在光照下實現(xiàn)電子空穴的有效分離。通過光催化和高級氧化產(chǎn)生的強氧化性的活性物種會爭奪有機物的最外層電子來實現(xiàn)對有機廢水的高效降解。 因為CuFe2O4具有磁性好、易回收、可重復(fù)使用、低毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、可見光催化活性等優(yōu)點，可減少二次污染，且能夠高效的活化PMS，此外，PMS可作為電子受體快速轉(zhuǎn)移和消耗光生電子，實現(xiàn)電子和空穴的有效分離，提高其光催化活性。同時，通過摻雜MnO2顆粒進一步提高CuFe2O4催化劑比表面積，在反應(yīng)體系中能夠進一步活化PMS產(chǎn)生氧化自由基，從而有效地降解有機物。

針對高濃度難降解廢液處理的難點問題，開發(fā)了綠色、高效、降解徹底的紫外催化濕式氧化工藝。現(xiàn)階段，該技術(shù)已應(yīng)用于高濃度危險有機廢液、垃圾滲濾液、油墨廢水、電鍍廢水、印染廢水等有機廢水的處理。?

八氫環(huán)戊烷[C]吡咯是一種重要的醫(yī)藥中間體，主要用來合成治 療丙型肝炎的關(guān)鍵藥物特拉匹韋(Telaprevir)及治療糖尿病的藥物格 列齊特(Gliclazide)，八氫環(huán)戊烷[C]吡咯在醫(yī)藥工業(yè)中有著較大的需 求量，采用環(huán)保、經(jīng)濟的方法，大規(guī)模合成八氫環(huán)戊烷[C]吡咯有著 重要的意義。早期報道的八氫環(huán)戊烷[C]吡咯的合成方法是采用 LiAlH4 在四 氫呋喃溶液中還原環(huán)戊酰亞胺，八氫環(huán)戊烷[C]吡咯的收率可達(dá) 51%; 中國專利(CN2013106276

近日，東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、江蘇省富碳材料器件工程研究中心張袁健教授團隊（https://carbosensing.group）在Fe-N-C納米酶在催化抗壞血酸氧化反應(yīng)中的機制研究取得進展，相關(guān)成果以“Insights into Iron Leaching from an Ascorbate-Oxidase-like Fe-N-C Nanozyme and Oxygen Reduction Selectivity”為題在化學(xué)領(lǐng)域國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Angew. Chem. Int. Ed.以VIP Paper形式在線發(fā)表。

碳水化合物是生物質(zhì)資源的主要組成部分，如何有效地將其轉(zhuǎn)化為能源材料和大宗化學(xué)品是實現(xiàn)生物質(zhì)資源利用的重要環(huán)節(jié)。5-羥甲基糠醛(HMF)是連接石油化工和基于碳水化合物化學(xué)的一種非常重要的平臺化合物，由六碳糖轉(zhuǎn)化生成5-羥甲基糠醛(HMF)是實現(xiàn)以上環(huán)節(jié)的關(guān)健。 采用酸改性的固體酸催化劑對碳水化合物轉(zhuǎn)化為HMF表現(xiàn)出很好的催化活性，開發(fā)了由果糖或果聚糖催化制備HMF的化學(xué)工藝，研究了固體酸的組成和性質(zhì)、反應(yīng)條件對HMF收率的影響。在130 ℃、DMSO溶劑、條件下，以CSZA-3固體酸為催化劑，由葡萄糖轉(zhuǎn)化為HMF可以獲得最佳收率47.6 %；以CSZ固體為催化劑，由果糖轉(zhuǎn)化為HMF可以獲得60 %以上的收率。

由于高能量和高功率密度，鋰離子電池已成為便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車的主流電源。隨著鋰離子電池產(chǎn)品的普及，大量廢舊電池的出現(xiàn)，也將對生態(tài)環(huán)境保護造成壓力。近日，天津大學(xué)教授胡文彬、陳亞楠團隊在《中國科學(xué)材料》發(fā)表研究論文《變廢為寶：富缺陷鎳摻雜磷酸鐵鋰用于高效電催化析氧反應(yīng)》，利用簡單浸漬法結(jié)合電化學(xué)原位轉(zhuǎn)化，可將廢舊電池正極材料磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)變成高效的析氧反應(yīng)電催化劑。

為電解水領(lǐng)域展示了一種以廉價的不銹鋼網(wǎng)衍生出的能夠在堿性條件下高效分解水的電極材料。通過將普通商用的304型柔性不銹鋼網(wǎng)進行酸腐蝕剝離并在高溫利用氨氣以及磷化氫氣體活化處理，分別制備出了性能媲美金屬鉑和氧化銥電極性能的陽極和陰極電極。這種電極具有以下優(yōu)點：       （1）成本低廉：304型柔性不銹鋼網(wǎng)每平方米售價40美元，而其他常用的非貴金屬替代電極材料如鎳網(wǎng)每平方米100美元，碳布每平方米875美元。金屬鉑和二氧化銥就更加昂貴得多。       （2）活性優(yōu)異：得益于表面的腐蝕剝離增加的活性比表面積以及高溫氨氣或磷化氫氣體的燒灼引入的氮或磷原子，制備的氮摻雜活化電極析氫活性與金屬鉑相近，磷摻雜活化電極析氧活性較二氧化銥高。電解水整體體系性能比傳統(tǒng)組合金屬鉑-二氧化銥系統(tǒng)的超電勢還要小。       （3）性能穩(wěn)定：整個體系將近6天不間斷工作時間之內(nèi)性能未觀察到任何衰減。

隨著人們對于環(huán)境問題的日益重視，由于溫室氣體二氧化碳所引起的全球氣候環(huán)境問題 受到廣泛的關(guān)注。解決該問題除了從源頭入手，倡導(dǎo)節(jié)能減排之外，尋求利用二氧化碳的方法 同樣重要。二氧化碳和環(huán)氧化合物反應(yīng)生成環(huán)狀碳酸酯是目前廣泛被研究的化學(xué)固定二氧化 碳的重要方法之一，該反應(yīng)無其他產(chǎn)物生成，原子利用率100%。本項目所使用的催化劑是自 主開發(fā)的，將催化活性物質(zhì)負(fù)載到生物質(zhì)上構(gòu)建綠色多相催化劑。結(jié)合之前的研究成果，催化 反應(yīng)在連續(xù)實驗裝置

聚苯乙烯 (PS) 是用途廣泛的重要聚合物，透明性好，但性脆易裂、拉伸強度低、耐熱耐氧性能差。通過氫化改性，鏈上苯基加氫得到的聚環(huán)己烷基乙烯(PCHE)耐熱、耐氧、拉伸強度、抗吸水等性能大幅提高。所制備得到PCHE產(chǎn)品的各項性能均優(yōu)于PS、聚碳酸酯 (PC) 材料，PCHE透光率高達(dá)91%，PCHE的應(yīng)力-光學(xué)系數(shù)也很低；PCHE耐沖擊，質(zhì)量輕 (比PC更輕) 、強度高，易加工；PCHE耐腐蝕、耐溫耐濕；PCHE可以作為汽車、高鐵、光學(xué)儀器等用高等透明樹脂，是目前應(yīng)用量大、價格高的PC材料的優(yōu)良替代材料。然而聚合物加氫體系具有與小分子體系完全不同的特點，其分子尺寸大 (40-60 nm) 、聚合物溶液粘度遠(yuǎn)高于小分子溶液，傳統(tǒng)粉末狀催化劑存在分離困難、加氫速度慢、加氫條件苛刻等缺點亟待解決。本項目采用專用催化劑進行PS加氫。不僅有利于催化劑與物系的分離，有利于高粘流體的流動，強化物質(zhì)傳遞。具有良好應(yīng)用前景和經(jīng)濟價值。

八氫環(huán)戊烷[C]吡咯是一種重要的醫(yī)藥中間體，主要用來合成治療丙型肝炎的關(guān)鍵藥物特拉匹韋（Telaprevir）及治療糖尿病的藥物格列齊特（Gliclazide），八氫環(huán)戊烷[C]吡咯在醫(yī)藥工業(yè)中有著較大的需求量，采用環(huán)保、經(jīng)濟的方法，大規(guī)模合成八氫環(huán)戊烷[C]吡咯有著重要的意義。早期報道的八氫環(huán)戊烷[C]吡咯的合成方法是采用LiAlH4在四氫呋喃溶液中還原環(huán)戊酰亞胺，八氫環(huán)戊烷[C]吡咯的收率可達(dá)51%；中國專利（CN201310627653.8）公開了一種采用NaBH4為還原劑、ZnCl2為促進劑、在適當(dāng)溶劑中還原環(huán)戊酰亞胺合成八氫環(huán)戊烷[C]吡咯的方法。上述兩種方法中，前者所用的還原劑LiAlH4是一種遇水易劇烈分解的化學(xué)試劑，在較大規(guī)模使用合成八氫環(huán)戊烷[C]吡咯時，存在不可忽視的安全隱患，同時，有較大量有害廢水排放；后者所使用的NaBH4/ZnCl2還原體系，在實際工業(yè)生產(chǎn)中易產(chǎn)生大量的含硼、含鋅工業(yè)廢水，不符合環(huán)保、綠色化學(xué)要求。 成果亮點 本課題針對現(xiàn)有以環(huán)戊酰亞胺為原料合成八氫環(huán)戊烷[C]吡咯的方法的缺點而提供一種更加綠色環(huán)保、高效、經(jīng)濟的催化加氫合成八氫環(huán)戊烷[C]吡咯的方法。本課題發(fā)明了一種PtV/-Al2O3負(fù)載型催化劑，采用高壓催化加氫反應(yīng)實現(xiàn)了環(huán)戊酰亞胺高效催化加氫合成八氫環(huán)戊烷[C]吡咯。催化劑的制備方法簡單、成本較低；催化加氫方法更加綠色環(huán)保，操作簡單、易控制，易于工業(yè)化放大生產(chǎn)。