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項(xiàng)目成果/簡介:浮游植物在表層獲取光能固定CO2，形成顆粒有機(jī)碳（POC）往下沉降，在深海再礦化后生成銨（NH4+），從而為深海化能自養(yǎng)細(xì)菌/古菌提供了能量來源。因此，氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌所介導(dǎo)的兩步硝化過程是實(shí)現(xiàn)光能傳遞到深海被利用的重要途徑，是深海重要的供能過程，支撐了海洋“黑暗固碳”——不依賴于光合作用的化能自養(yǎng)固碳，為深海生物圈提供了“新”的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)積累硝氮。由于亞硝氧化菌群研究的長期滯后，氨氧化和亞硝氧化功能群在深海的協(xié)作關(guān)系始終不明了，因此國際上對(duì)深海硝化菌群支撐的碳（C）?氮（N）耦合機(jī)理（定性）的理解仍極為有限，對(duì)C?N計(jì)量學(xué)關(guān)系（定量）的準(zhǔn)確估算仍是空白。 該研究工作結(jié)合多組學(xué)分析、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位速率及動(dòng)力學(xué)觀測(cè)和模擬，以及生態(tài)系統(tǒng)模型，闡釋了氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌顯著差異的代謝策略，及兩步氧化過程耦合、硝化與黑暗固碳耦合的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制，建立了硝化菌群支撐的C?N、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的計(jì)量學(xué)關(guān)系，量化了深海硝化過程對(duì)深海生物圈及全球海洋碳循環(huán)的貢獻(xiàn)和影響。該工作為深海物質(zhì)與能量循環(huán)研究提供了新的參數(shù)，對(duì)深入認(rèn)識(shí)深海生物地球化學(xué)過程具有重要意義。

一種液態(tài)烷烴回流包碳制備納米碳化鈦粉體的方法，以廉價(jià)的水合二氧化鈦為鈦源和液態(tài)的烷烴混 合物(C11-C16)為碳源，工藝步驟依次為備料、回流、干燥、裝料、高溫?zé)崽幚怼⑷印？刂圃系幕亓?時(shí)間與回流溫度，可以制備得到不同碳含量的先驅(qū)體粉體，通過不同的熱處理工藝可調(diào)控有機(jī)碳轉(zhuǎn)變?yōu)闊o 機(jī)碳的碳量，從而制備出高純納米碳化鈦粉體。用此法制備的碳化鈦粉體分散性較好，平均粒度為20～ 40nm，平均晶粒度為10～20nm。此法工藝簡單，成本較低，較一般碳熱還原法節(jié)約能源，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模 化制備。

含油廢水是一種量大而且面廣的污染源，其排放量居各類工業(yè)廢水之首。含油廢水的來源很廣，其中主要有油田開采泄露原油、石油工業(yè)的煉油廠含油廢水、鐵路機(jī)務(wù)段的洗油罐含油廢水、軋鋼廢水和金屬清洗液、拆船廠的油貨輪含油廢水、油輪壓艙水、洗艙水、機(jī)械切削加工的乳化油廢水、以及餐飲業(yè)、食品加工業(yè)、洗車業(yè)排放的含油廢水等。隨著人們生活水平的提高，對(duì)環(huán)境的要求日益提高，含油廢水的處理越來越受重視，成為現(xiàn)代社會(huì)待解決的重要課題之一。

本發(fā)明公開了一種制備碳納米空心格子的方法，是將醇和草酸亞鐵混合， 137 密封在高壓釜中，在 550℃條件下反應(yīng) 5~12 小時(shí)，產(chǎn)物經(jīng)過鹽酸洗滌，工業(yè)乙 醇洗滌，最后水洗至 pH 值中性，常規(guī)抽濾、干燥后即獲得碳納米空心格子。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，智能手機(jī)等設(shè)備的屏幕越做越大，研發(fā)可卷曲、可折疊的便攜電子產(chǎn)品已成為趨勢(shì)。然而，固定形狀的電池限制了可折疊電子產(chǎn)品的發(fā)展，亟需開發(fā)相應(yīng)的柔性儲(chǔ)能器件。天津大學(xué)趙乃勤教授課題組與天津工業(yè)大學(xué)康建立教授合作，研發(fā)成功了迄今最薄的碳納米材料薄膜超級(jí)電容器，其厚度僅為A4紙的三分之一（約30微米），柔韌、輕盈，是可穿戴設(shè)備的理想電源。 “輕質(zhì)超薄”是這款超電容的顯著特點(diǎn)。為獲得高的器件綜合性能，該研究團(tuán)隊(duì)從器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)出發(fā)，使其兼具超高能量密度和功率密度。他們先采用化學(xué)氣相沉積法一步制備了一種柔韌多孔碳納米纖維/超薄石墨層雜化薄膜，再以固態(tài)電解質(zhì)封裝兩片雜化薄膜得到全固態(tài)自支撐薄膜超電容。 該超電容厚度只有A4紙厚度的三分之一左右，且有很好的柔韌性。經(jīng)過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該器件整體的體積能量密度和功率密度比目前已報(bào)道的同類超電容可以高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這對(duì)于空間有限的微電子器件來說尤為重要。該超電容每平方米重量僅為58克，未來可將多片超電容嵌入到衣服中，使得平時(shí)穿的衣服變成可以給電子產(chǎn)品供電的“電源”，穿在身上幾乎不增加負(fù)重，且便于攜帶。 同時(shí)，整個(gè)器件還具有很好的抗變形性和循環(huán)穩(wěn)定性，充放電循環(huán)5000次后電容量還保持在96%以上（而鋰電池在充放電循環(huán)1000次左右后電極性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，使用中會(huì)出現(xiàn)電量不足的情況）。此外，鋰電池的安全問題也成為目前人們關(guān)注的重點(diǎn)，該超電容采用全固態(tài)設(shè)計(jì)理念，當(dāng)其遭受撞擊或者損壞時(shí)不會(huì)有液體外泄情況發(fā)生，極大程度上提高了產(chǎn)品的安全性。該超電容同時(shí)具備一般超電容使用壽命長、充放電速度快等優(yōu)勢(shì)，在可穿戴電子器件和微器件領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后將會(huì)有力推進(jìn)相關(guān)電子產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代。

該技術(shù) COD 消耗量節(jié)省 40%以上，有效解決了現(xiàn)階段污水脫氮除磷中碳源不足的問題，可提高脫氮除磷效果，除磷效率接近 100%。該項(xiàng)技術(shù)，還可靈活應(yīng)用到現(xiàn)有的污水處理工藝中，如連續(xù)流的 A2/O、或續(xù)批式 SBR 工藝等。該技術(shù)除了有效提高碳源利用率外，還可降低氧氣消耗量 30%，減少污泥產(chǎn)量 50%。此工藝的最大特點(diǎn)是，利用反硝化聚磷菌生物學(xué)特性達(dá)到“一碳兩用”的目的， 有效提高脫氮除磷效率。

納米石墨烯是經(jīng)由有機(jī)合成路線制備的稠合苯環(huán)組成的納米片狀材料，其結(jié)構(gòu)可以在有機(jī)合成過程中精確控制，并通過碳譜、氫譜等手段表征。研究團(tuán)隊(duì)以自制的納米石墨烯、商業(yè)化的含氮化合物、鐵鹽和二維石墨烯為前驅(qū)體，經(jīng)過高溫焙燒和酸洗處理，最終得到了高效的酸性氧還原催化劑。催化劑合成過程中，高溫條件下三聚氰胺提供的氮原子傾向于取代納米石墨烯的邊緣碳原子，并以此錨定

智慧供熱平臺(tái)產(chǎn)品充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)供熱與計(jì)算機(jī)交叉融合，基于供熱機(jī)理模型+人工智能算法的核心思路，搭建了平臺(tái)的核心引擎，實(shí)現(xiàn)了供熱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真，多熱源優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度，供熱系統(tǒng)故障診斷與預(yù)警，數(shù)據(jù)在線核查等，滿足需求側(cè)調(diào)控的智能調(diào)控等技術(shù)含量高的功能模塊，在國內(nèi)同類型產(chǎn)品中，具有技術(shù)研發(fā)深度強(qiáng)，業(yè)務(wù)涵蓋廣的特點(diǎn)。 一、項(xiàng)目分類 顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 哈工大智慧供熱研發(fā)團(tuán)隊(duì)整合了暖通、計(jì)算機(jī)、控制等專業(yè)的優(yōu)勢(shì)科研力量，依托學(xué)校在技術(shù)儲(chǔ)備方面的雄厚基礎(chǔ)，將供熱理論、計(jì)算機(jī)軟件、人工智能、自動(dòng)控制等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了具有鮮明技術(shù)特點(diǎn)的智慧供熱解決方案，以智慧供熱平臺(tái)為核心的成果技術(shù)特色與優(yōu)勢(shì)包括： （1）貫穿全生命周期的智慧供熱整體服務(wù) 供熱物理系統(tǒng)是智慧供熱的基礎(chǔ)條件，智慧供熱技術(shù)挖掘供熱系統(tǒng)的最大潛能，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。智慧供熱解決方案需對(duì)供熱系統(tǒng)中的不合理設(shè)計(jì)及瓶頸之處進(jìn)行改造，并引入先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行升級(jí)。必須將供熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與智慧供熱平臺(tái)建設(shè)并重，方能實(shí)現(xiàn)最佳的建設(shè)效果。團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年的技術(shù)與工程優(yōu)勢(shì)，可圍繞智慧供熱設(shè)計(jì)，平臺(tái)建設(shè)，后期運(yùn)維以及員工培訓(xùn)提供全方位的服務(wù)。 （2）平臺(tái)產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì) 人工智能技術(shù)需與行業(yè)專業(yè)理論有機(jī)結(jié)合方能形成深入有效的解決方案，有效克服了單純依賴人工智能算法難以解決數(shù)據(jù)樣本不足、數(shù)據(jù)質(zhì)量差、模型難以遷移、方法缺乏理論支撐等問題。智慧供熱平臺(tái)產(chǎn)品充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)供熱與計(jì)算機(jī)交叉融合，基于供熱機(jī)理模型+人工智能算法的核心思路，搭建了平臺(tái)的核心引擎，實(shí)現(xiàn)了供熱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真，多熱源優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度，供熱系統(tǒng)故障診斷與預(yù)警，數(shù)據(jù)在線核查等，滿足需求側(cè)調(diào)控的智能調(diào)控等技術(shù)含量高的功能模塊，在國內(nèi)同類型產(chǎn)品中，具有技術(shù)研發(fā)深度強(qiáng)，業(yè)務(wù)涵蓋廣的特點(diǎn)。 （3）建設(shè)方案靈活，持續(xù)合作性強(qiáng) 由于哈工大智慧供熱團(tuán)隊(duì)技術(shù)研發(fā)實(shí)力強(qiáng)，且具有持續(xù)研發(fā)能力，因此無論是平臺(tái)還是整體建設(shè)方案均可充分結(jié)合需求方的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行定制化研發(fā)，部分功能模塊與創(chuàng)新設(shè)備可以按照聯(lián)合研發(fā)的形式開展。 （4）對(duì)智慧供熱內(nèi)涵理解更深、平臺(tái)更符合供熱行業(yè)未來發(fā)展需求 由于哈工大智慧供熱團(tuán)隊(duì)核心成員主編了《黑龍江省城鎮(zhèn)智慧供熱技術(shù)規(guī)程》DB/T2745-2020，在編團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《智慧供熱技術(shù)規(guī)程》和《智能閥門》等多部智慧供熱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。團(tuán)隊(duì)對(duì)智慧供熱內(nèi)涵理解的更深，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的解讀更全面，開發(fā)的智慧供熱平臺(tái)軟件及相關(guān)產(chǎn)品更具有其實(shí)用性、先進(jìn)性、可拓展性，不但能滿足市場(chǎng)當(dāng)前需求，還具有良好的前瞻性。 充分發(fā)揮哈工大科技研發(fā)力量以及現(xiàn)有成熟的智慧供熱平臺(tái)的應(yīng)用，為熱力企業(yè)量身提供符合本地特點(diǎn)的智慧供熱總體技術(shù)解決方案。通過軟件平臺(tái)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)供熱數(shù)字化、智慧化和可視化，能夠?qū)崟r(shí)獲取掌握詳細(xì)的供熱數(shù)據(jù)，并對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和控制。此外，平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)置了大數(shù)據(jù)分析和算法程序，讓供熱具有自感知、自分析、自診斷、自決策、自學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，保障供熱溫度，降低熱損失和水力不平衡，提升居民熱舒適性。并基于當(dāng)前能源與碳排放相關(guān)建設(shè)的基礎(chǔ)，探討、研究適合智慧能源、智慧/柔性供熱減碳化的技術(shù)路線，切實(shí)做到供熱低碳化，為未來零碳社區(qū)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

項(xiàng)目簡介： 超高碳球墨鑄鋼是一種新型的屬于過共析鋼范圍內(nèi)的工程材料 ，碳含

本專利發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)提供一種非碳電極、原料豐富、成本低、快速高效、自下而上的固態(tài)碳量子點(diǎn)的制備方法。碳量子點(diǎn)是一種新型碳納米材料，具有原料豐富、性質(zhì)穩(wěn)定、毒性小、生物相容性好等諸多優(yōu)勢(shì)，在細(xì)胞成像、光電學(xué)、生化傳感器等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。目前，已經(jīng)有很多關(guān)于碳量子點(diǎn)方法制備的報(bào)道，主要分為自上而下和自下而上兩大類，其中前者主要通過剝離技術(shù)從大尺寸的碳原材料剝落下碳納米顆粒，包括激光剝離法、電弧放電法、電化學(xué)氧化法等，這一類方法操作簡單、原料豐富，可大批量生產(chǎn)碳量子點(diǎn)，但一般需要較復(fù)雜的碳量子點(diǎn)分離純化處理步驟；后者一般以有機(jī)分子（如：葡萄糖）為原材料，通過碳化的方式將這些分子轉(zhuǎn)化為碳量子點(diǎn)，包括水熱法、微波法等，這類方法合成的碳量子點(diǎn)形貌和尺寸容易控制、表面易修飾，但是一般需要選取合適的特定原料分子。而且，所有上述方法制備出的碳量子點(diǎn)一般為分散溶液的形式，與固態(tài)形式相比，溶液形式的碳量子點(diǎn)的儲(chǔ)存和運(yùn)輸都不方便，為了得到固態(tài)碳量子點(diǎn)，一般需要冷凍干燥方式進(jìn)行處理碳量子點(diǎn)溶液，這種處理方式耗時(shí)長，且需要專門的儀器設(shè)備。因此，探索一種兼具自上而下和自下而上兩種方法優(yōu)點(diǎn)、簡單、高效地制備固體碳量子點(diǎn)的方法是非常有必要的。