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成果簡(jiǎn)介羧酸和醇的酯化是一類經(jīng)典的有機(jī)合成反應(yīng)， 羧酸酯在藥品、 食品防腐劑、溶劑、 化妝品和生物燃料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。 目前， 工業(yè)上酯化反應(yīng)通常使用硫酸為催化劑， 但硫酸腐蝕強(qiáng)， 化學(xué)性質(zhì)活潑， 酯化過(guò)程不可避免發(fā)生碳化、 聚合等多種副反應(yīng)， 后處理程序復(fù)雜， 且產(chǎn)生大量廢酸造成環(huán)境污染。本項(xiàng)目采用固體超強(qiáng)酸作為催化劑， 除了可避免液體無(wú)機(jī)酸存在的設(shè)備腐蝕和副產(chǎn)物多問(wèn)題外， 還可在氣固相反應(yīng)體系中連續(xù)進(jìn)行酯化反應(yīng)， 具有反應(yīng)速度快、 催化活性高、 易于與產(chǎn)物分離、

項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容 ：本項(xiàng)目建立了一套廢機(jī)油催化裂解制燃料柴油新工 藝，研究開(kāi)發(fā)了裂解催化劑和精制復(fù)合萃取劑。新工藝降低了催化裂解溫 度 70℃，燃油收率達(dá) 92.%。具有工藝簡(jiǎn)便、節(jié)能、收率高、投資少、產(chǎn) 品成本低等優(yōu)點(diǎn)。工藝過(guò)程封閉循環(huán)，無(wú)油渣排放，裂解氣回收利用，符 合節(jié)能減排、清潔、安全生產(chǎn)的目標(biāo)。 推廣應(yīng)用情況 ：在南昌市建立了一套年處理 3000 噸廢機(jī)油的生產(chǎn)裝 置。處理了危險(xiǎn)污染物廢機(jī)油

項(xiàng)目研究背景： 有機(jī)硅材料兼具有機(jī)硅聚合物和無(wú)機(jī)聚合物的特性， 因而具有優(yōu)良的介電性、耐高溫特性、生理惰性、防潮、絕緣、耐氣候老 化等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用在航空航天、軍用技術(shù)、電子電氣工業(yè)、紡織 造紙、建筑工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、金屬和油漆工業(yè)、醫(yī)藥醫(yī)療等領(lǐng)域，被形象 的譽(yù)為 “工業(yè)味精 ”。近年來(lái)，我國(guó)有機(jī)硅產(chǎn)品的消費(fèi)量呈逐年上升的趨勢(shì)， 有機(jī)硅材料被列為國(guó)家重點(diǎn)貴發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。 技術(shù)原理： 主要對(duì)有機(jī)硅高沸物和低沸物裂

人類在發(fā)展過(guò)程中目前面臨能源危機(jī)和環(huán)境污染雙重壓力。在能源消費(fèi)方面，目前世界能源消耗91%的是一次性礦物燃料能源，但礦物燃料是有限的，不可能成為人類的永久性能源。因此尋找可替代化石能源的新能源是人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 據(jù)估計(jì)，全世界每年由光合作用而固定的碳達(dá)2×1011 噸，含能量達(dá)3×1018 千焦，可開(kāi)發(fā)的能源約相當(dāng)于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物質(zhì)約為1700 億噸，而目前將其作為能源來(lái)利用的僅為13 億噸，約占其總產(chǎn)量的0.76％，生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)利用潛力巨大。據(jù)測(cè)算，我國(guó)擁有的生物質(zhì)能資源為50 億噸左右，是我國(guó)目前總能耗的4 倍左右[5]。生物質(zhì)資源雖然豐富，但由于保存和轉(zhuǎn)化的技術(shù)落后導(dǎo)致生物質(zhì)資源浪費(fèi)嚴(yán)重，如秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在田間焚燒，林業(yè)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的木屑、鋸末等被直接丟棄，食品加工的殼、皮等被當(dāng)作垃圾填埋，這不僅污染了環(huán)境，還造成了生物質(zhì)資源的巨大浪費(fèi) 利用生物質(zhì)制備炭材料，在能源領(lǐng)域利用可以直接作為燃料使用，可以避免生物質(zhì)原料本身能量密度低、體積龐大難于運(yùn)輸?shù)缺锥耍瑫r(shí)相對(duì)于燃煤可以減少硫排放，從而減少對(duì)環(huán)境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的場(chǎng)合才使用，目前生物質(zhì)炭在能源方面主要作為高端的燃料電池正極材料。另一方面生物質(zhì)炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面積、發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)以及較好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，在環(huán)保領(lǐng)域?qū)χ亟饘倭己玫奈叫阅埽虼藢?duì)重金屬?gòu)U水處理及土壤恢復(fù)與改良具有巨大的應(yīng)用潛力[8-14]。 由于傳統(tǒng)工藝制造活性炭成本高，因此限制了其應(yīng)用范圍。如何最大限度降低制造成本是科研工作必須努力的方向。 生物質(zhì)炭的制備方法主要分為：熱分解法，微波炭化法，水熱炭化法。熱分解炭化法是目前制備生物質(zhì)炭的主要方法，熱分解制備生物質(zhì)炭是在隔絕空氣條件下生物質(zhì)的高溫裂解成炭，一般需要炭化與活化兩個(gè)過(guò)程且二者可分步或同步進(jìn)行。首先炭化過(guò)程是在300 –1000 0C下使生物質(zhì)中分子鏈中C-O、C-C鍵斷裂成炭，隨著溫度的升高, 生物質(zhì)炭的產(chǎn)量降低, 含碳量逐漸增加。活化的目的是利用氣體或化學(xué)物質(zhì)改變炭化料的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 擴(kuò)大孔體積, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸氣、空氣、CO2進(jìn)行活化；化學(xué)活化則采用化學(xué)物質(zhì)如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物質(zhì)炭產(chǎn)品。熱分解法的缺點(diǎn)在于反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)耗能大，傳熱效率低和反應(yīng)原料加熱不均勻等。微波炭化法則是通過(guò)被加熱體內(nèi)部偶極分子的高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使分子間相互碰撞產(chǎn)生大量摩擦熱量，繼而使物料內(nèi)外部同時(shí)快速均勻升溫從而達(dá)到裂解及炭化的目的。微波加熱具有操作簡(jiǎn)單、升溫速率快、反應(yīng)效率高、可選擇性均勻加熱等優(yōu)點(diǎn)。生物質(zhì)通過(guò)微波炭化處理其活性炭得率較高(一般達(dá)到40%左右)且表面積大。但微波炭化的不足在于物料的反應(yīng)溫度不能精確控制，過(guò)量的微波輻射將對(duì)人體健康有損害且工業(yè)化放大過(guò)程比較困難。水熱炭化法是在一定溫度(一般200 ℃)和壓強(qiáng)（下將水熱反應(yīng)釜內(nèi)的生物質(zhì)( 碳水化合物、有機(jī)分子和廢棄生物質(zhì)等) 、催化劑和水進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物質(zhì)炭化的過(guò)程。水熱炭化一般制得的生物質(zhì)表面積小一般500m2/g以下，同時(shí)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，因此生產(chǎn)成本較高。 總之制備生物質(zhì)炭材料具有豐富的原料來(lái)源，同時(shí)在能源及環(huán)境方面具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在重金屬污染治理及土壤恢復(fù)及改良前景更為廣闊。但目前生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭流程長(zhǎng)，分解溫度高，造成生產(chǎn)成本高而致使生物質(zhì)的利用率低。如何更高效、成本更低廉實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的炭轉(zhuǎn)化，無(wú)論對(duì)于人類能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及環(huán)境保護(hù)均有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本項(xiàng)目提出了一種酸催化裂解炭化生物質(zhì)原料的方法，采用酸催化直接將生物質(zhì)分解及炭化，并在低溫下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 過(guò)程，吸收炭化及活化過(guò)程蒸發(fā)的酸及液態(tài)有機(jī)物，酸進(jìn)行循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)炭材料綠色制備。由此可以制備出生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上，得率達(dá)到50%以上，從而降低生物質(zhì)炭的制造成本，拓寬其應(yīng)用范圍。二．技術(shù)路線酸催化生產(chǎn)技術(shù)路線見(jiàn)下圖，生物質(zhì)粉碎后，采用一定酸浸濕潤(rùn)，干燥后進(jìn)行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷卻，炭化活化過(guò)程進(jìn)行酸回收并返回使用，炭化完全后冷卻，加粘結(jié)劑壓塊便得到生物質(zhì)炭。  圖1 酸催化制備生物質(zhì)炭工藝流程三．技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)容及指標(biāo)技術(shù)開(kāi)發(fā)內(nèi)容生物質(zhì)原料的篩選及酸種類的篩選溫度、時(shí)間工藝參數(shù)的優(yōu)化；粘結(jié)劑的選擇與添加工藝確定日處理1噸中試放大設(shè)備選擇與設(shè)計(jì)；技術(shù)指標(biāo)生物質(zhì)炭得率大于50%；生物質(zhì)炭的碳含量高于80%；生物質(zhì)炭燃燒后的灰分小于5%；生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上。四．經(jīng)濟(jì)效益初步分析生物質(zhì)炭售價(jià)按3000元/噸計(jì)算，原材料及處理成本約1500元/噸；按年生產(chǎn)1萬(wàn)噸計(jì)算，年效益為=（3000-1500）x10000=1500萬(wàn)元。 本項(xiàng)目作為生物質(zhì)炭新工藝相對(duì)于傳統(tǒng)工藝，大幅度提高了生物質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化效率及降低了生產(chǎn)成本，因此經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，如果作為活性炭使用效益更加顯著。同時(shí)具有很好的推廣前景。

本發(fā)明涉及一種催化分解磷石膏的方法。其技術(shù)方案是：按磷石膏和炭化稻殼的質(zhì)量比為(20——1)︰1，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料。再將所述的混合料放入管式爐中，在600——900℃條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為60——180min，反應(yīng)得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物為活性石灰、或?yàn)楣杷徕}、或?yàn)榛钚允液凸杷徕}。其中：所述磷石膏的粒度為0.175——0.043mm，磷石膏的CaSO4為70——95wt%；所述炭化稻殼的粒度為0.175——0.043mm，炭化稻殼中：C為10——80wt%，SiO2為19——89wt%。本發(fā)明不僅能有效降低反應(yīng)溫度、加快反應(yīng)速度、減少能耗和降低生產(chǎn)成本，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)固體產(chǎn)物成分的精確控制。 （注：本項(xiàng)目發(fā)布于2014年）

全球每年廢石油加氫催化劑的產(chǎn)量約 15~17 萬(wàn)噸，其中富含鉬、鎢、鈷、鎳、釩等戰(zhàn)略金屬。本團(tuán)隊(duì)研發(fā)了廢催化劑中油的高效脫除與回收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢催化劑中高含量油的資源化利用。開(kāi)發(fā)廢催化劑火法還原熔煉富集金屬-多金屬锍濕法提取技術(shù)，突破廢催化劑組分復(fù)雜、有價(jià)金屬難以提取的難題。基于元素的地球化學(xué)成礦原理，開(kāi)發(fā)催化劑浸出液中鎢、鉬、釩的高效分離技術(shù)。通過(guò)上述技術(shù)的耦合，形成廢石油加氫催化劑資源化利用技術(shù)集成。 通過(guò)本技術(shù)，廢加氫催化劑中油的脫除率大于 80%，并以有機(jī)油和可燃性氣體形式回收。催化劑中 Ni、Co、Mo、W、V 總回收率大于 90%，其中，鎳以硫酸鎳產(chǎn)出、鈷以硫酸鈷產(chǎn)出、釩以釩酸銨產(chǎn)出、鎢鉬以混合鹽產(chǎn)出。所產(chǎn)生的廢渣達(dá)到無(wú)害化標(biāo)準(zhǔn)，煙氣經(jīng)處理后可達(dá)標(biāo)排放。

隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)量和保有量迅速增加，汽車尾氣排放給城市空氣造成的污染日益嚴(yán)重。控制汽車尾氣污染的最有效途徑是降低單車排放量，安裝汽車尾氣凈化催化劑是目前最有效的方法之一，其關(guān)鍵是高效汽車尾氣凈化催化劑的開(kāi)發(fā)。根據(jù)汽車工業(yè)和燃油品質(zhì)的發(fā)展趨勢(shì)，我們對(duì)汽車尾氣凈化的關(guān)鍵催化反應(yīng)、凈化催化劑的組成、稀土與（非）貴金屬組分的相互作用等方面開(kāi)展了廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，采用氧化共沉淀法、尿素水熱法、反相微乳液法等制備了高穩(wěn)定性與高儲(chǔ)放氧性能的稀土基儲(chǔ)氧材料；采用纖維素模板法和反相微乳液法等制備了大表面積和高熱穩(wěn)定性的氧化鋁基復(fù)合氧化物；為了降低凈化催化劑的成本，充分結(jié)合我國(guó)豐富的稀土資源，開(kāi)展了"稀土－非貴金屬－微量貴金屬"的催化劑設(shè)計(jì)方案，使催化劑的成本明顯下降；發(fā)展了整體式催化劑的制備方法，形成了一次涂覆可制備出均質(zhì)、穩(wěn)定的整體式催化劑的專有技術(shù)；解決了從實(shí)驗(yàn)室研究到工業(yè)化生產(chǎn)的工程化問(wèn)題，在多家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。使用本技術(shù)生產(chǎn)的汽車尾氣三效催化凈化器后，汽車尾氣的排放可達(dá)到歐－Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)核心技術(shù)在工業(yè)源有毒有害污染物的催化凈化和天然氣催化燃燒中得到了廣泛應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。 本項(xiàng)目申請(qǐng)了10項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利（已授權(quán)6項(xiàng)）和2項(xiàng)國(guó)際發(fā)明專利，2005年獲第七屆上海國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)創(chuàng)新獎(jiǎng)，2006年獲上海市技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，2009年獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

開(kāi)發(fā)了一種新型層狀復(fù)合型加氫脫硫催化劑。將活性離子通過(guò)靜電相互作用均勻地分散到有機(jī)改性的層狀粘土材料的層狀結(jié)構(gòu)中，通過(guò)吸附、浸漬、干燥、擠出成型，再經(jīng)焙燒、硫化處理制備得到鎳鉬鎢復(fù)合硫化物納米顆粒均勻分散地在粘土的層狀結(jié)構(gòu)中，形成層狀復(fù)合型加氫脫硫催化劑。該新型、高效的加氫脫硫催化劑，脫硫效率高達(dá)99%以上，同時(shí)具有很好的催化穩(wěn)定性，特別適用于石油產(chǎn)品中硫的脫除。

本成果針對(duì)燃料電池催化劑長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中因碳載體腐蝕、Pt 溶解、遷移團(tuán)聚長(zhǎng)大及Pt中毒等原因而逐漸退化的技術(shù)難題，發(fā)展了多種提高 燃料電池催化劑穩(wěn)定性和活性的新方法、新技術(shù)，研制出了一系列低成本、高性 能、長(zhǎng)壽命燃料電池催化劑。目前，該項(xiàng)目已經(jīng)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，所開(kāi)發(fā)的燃料電池催化劑已經(jīng)完全能夠滿足動(dòng)力電池的性能要求，屬于國(guó)際一流國(guó)內(nèi)領(lǐng) 軍的高科技技術(shù)。

環(huán)境污染和能源短缺已成為當(dāng)今世界面臨的最主要危機(jī)，人們不斷探究治理環(huán)境和開(kāi)發(fā)可再生能源的新方法。于1972年，F(xiàn)ujishima和Honda報(bào)道采用TiO2光電極和鉑電極組成光電化學(xué)體系使水分解為氫氣和氧氣，從而開(kāi)辟了半導(dǎo)體催化這一新的研究領(lǐng)域。近些年，將有機(jī)污染物降解已經(jīng)成為能源環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。該研究對(duì)于治理水污染，保護(hù)水環(huán)境具有重要的科學(xué)意義。 主要通過(guò)化學(xué)方法可控的調(diào)控可見(jiàn)光催化材料納米晶體的尺寸和形貌，合成具有規(guī)則形貌和特定裸露晶面的可見(jiàn)光催化材料（例如納米棒、納米帶、納米片、納米八面體和納米六面體等），并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化能級(jí)能帶結(jié)構(gòu),同時(shí)探究催化劑不同晶面上光生載流子的分離行為、氧化還原能力以及催化活性的選擇性等獨(dú)特性質(zhì)，深入結(jié)合理論模擬計(jì)算，研究不同形貌的催化劑的裸露晶面上光生載流子的行為和表面/界面微觀反應(yīng)機(jī)制。為了深入研究太陽(yáng)能-化學(xué)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，構(gòu)筑一種新型的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的MnxV2O5+x（x=1、2或3）基可見(jiàn)光催化材料，在不添加任何貴金屬元素的情況下，Mn3V2O8修飾的V2O5/g-C3N4異質(zhì)結(jié)構(gòu)在可見(jiàn)光照射下表現(xiàn)出明顯的光催化活性，比V2O5/g-C3N4異質(zhì)結(jié)構(gòu)高出近3倍。由于V2O5和g-C3N4之間的Z-方案路徑促進(jìn)了載流子的分離，因此具有優(yōu)異的可見(jiàn)光催化活性。