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"本成果主要依托國(guó)家“863”計(jì)劃（課題名稱：固定源煙氣處理稀土催化材料的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，課題編號(hào)：2015AA03A401），由南京大學(xué)，石河子大學(xué)，新疆天富集團(tuán)有限責(zé)任公司三家單位共同研發(fā)完成。南京大學(xué)董林教授為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。 董林教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來(lái)致力于稀土基催化劑的制備科學(xué)和表面物理化學(xué)性質(zhì)研究以及有關(guān)大氣分子污染物的吸附、催化消除方面的應(yīng)用技術(shù)探索。基于前期相關(guān)工作積累，成功開(kāi)發(fā)出了低溫稀土鈰基催化劑配方。 經(jīng)石河子大學(xué)的工業(yè)放大及新疆天富南熱電有限公司的側(cè)線運(yùn)行，該配方可以滿足在100 ℃運(yùn)行3000 h以上的壽命及穩(wěn)定性測(cè)試，脫硝效率達(dá)55 %以上，并且通過(guò)了2000 m3/h級(jí)側(cè)線驗(yàn)證（圖1）。 該項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)成功，填補(bǔ)了我國(guó)在超低溫（100 oC）脫硝領(lǐng)域的空白，為燃煤煙氣高效除塵脫硫脫硝提供了一條新的技術(shù)途徑。 同時(shí)，通過(guò)課題的實(shí)施，還達(dá)到了去除“白煙”的效果，實(shí)現(xiàn)了能源利用和環(huán)境保護(hù)“一體化”，滿足了國(guó)家對(duì)大氣環(huán)境保護(hù)的實(shí)際需要。 隨著燃煤電廠尾端煙氣脫硝工藝的實(shí)施，不僅解決了氮氧化物超低溫催化消除的問(wèn)題，而且符合國(guó)家當(dāng)前“超潔凈”排放的趨勢(shì)，有望在各大電廠及工業(yè)窯爐等推廣使用。 經(jīng)石河子大學(xué)的工業(yè)放大及新疆天富南熱電有限公司的側(cè)線運(yùn)行，該配方可以滿足在100 ℃運(yùn)行3000 h以上的壽命及穩(wěn)定性測(cè)試，脫硝效率達(dá)55 %以上，并且通過(guò)了2000 m3/h級(jí)側(cè)線驗(yàn)證。該項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)成功，填補(bǔ)了我國(guó)在超低溫（100 oC）脫硝領(lǐng)域的空白，為燃煤煙氣高效除塵脫硫脫硝提供了一條新的技術(shù)途徑。 同時(shí)，通過(guò)課題的實(shí)施，還達(dá)到了去除“白煙”的效果，實(shí)現(xiàn)了能源利用和環(huán)境保護(hù)“一體化”，滿足了國(guó)家對(duì)大氣環(huán)境保護(hù)的實(shí)際需要。 隨著燃煤電廠尾端煙氣脫硝工藝的實(shí)施，不僅解決了氮氧化物超低溫催化消除的問(wèn)題，而且符合國(guó)家當(dāng)前“超潔凈”排放的趨勢(shì)，有望在各大電廠及工業(yè)窯爐等推廣使用。 經(jīng)過(guò)國(guó)家“十五”和“十一五”的多年攻關(guān)，我國(guó)除塵和脫硫技術(shù)已相對(duì)成熟，但是關(guān)于氮氧化物治理方面的研究工作起步較晚，目前仍面臨諸多挑戰(zhàn)，特別是超低溫條件（100-150 oC）下的脫硝技術(shù)。 基于國(guó)家當(dāng)前嚴(yán)峻的大氣環(huán)境污染現(xiàn)狀及燃煤電廠在現(xiàn)有煙氣處理運(yùn)行模式下遇到的種種問(wèn)題，我們創(chuàng)新性地提出了“除塵-脫硫-低溫脫硝”技術(shù)路線（圖2），即在電廠原有設(shè)備的尾端進(jìn)行煙氣脫硝處理。 與傳統(tǒng)脫硝技術(shù)路線相比，本項(xiàng)目的研究成果具有以下顯著特點(diǎn)： 1. 采用了新型工藝路線 傳統(tǒng)燃煤電廠煙氣處理多采用“脫硝-除塵-脫硫”的工藝路線（圖2上）。這一路線能夠很好地利用高溫?zé)煔猓呋瘎勖苤朴诜蹓m的沖刷，通常只能穩(wěn)定運(yùn)行2-3年。 本課題采用“除塵-脫硫-低溫脫硝”的技術(shù)路線（圖2下），即在電廠原有設(shè)備的尾端進(jìn)行煙氣脫硝處理，既可以作為氮氧化物“超潔凈”排放的有效保障，也可以作為脫硝工藝的新技術(shù)路線使用。 同時(shí)，由于煙氣經(jīng)過(guò)前期除塵和脫硫后，干擾組分（粉塵、SO2和堿重金屬等）極大減少，這有利于催化劑長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。 2. 開(kāi)發(fā)低溫稀土基超低溫脫硝催化劑填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外研究領(lǐng)域空白 目前，我們開(kāi)發(fā)的超低溫脫硝催化劑經(jīng)2000 m3/h級(jí)煙氣流量側(cè)線試驗(yàn)后，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行3000 h以上，脫硝效率保持在55 %以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前已有工業(yè)應(yīng)用報(bào)道的脫硝催化劑溫度（如，荷蘭殼牌公司生產(chǎn)的TiO2-V2O5催化劑工作溫度最低，為140 oC），進(jìn)一步拓展了脫硝催化劑的最低工作溫度區(qū)間（圖3）。

成果簡(jiǎn)介：  本團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)近十年的研發(fā)，突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的綠色、高效、廉價(jià)稀土基催化劑，可以替代貴金屬催化劑（國(guó)內(nèi)外），大幅度降低生產(chǎn)成本，總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，具有極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也符合“中國(guó)制造2025”稀土資源高端產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局。 構(gòu)建了稀土（Ce，L

成果來(lái)源于江蘇省科技招標(biāo)項(xiàng)目，江蘇省高技術(shù)項(xiàng)目及國(guó)家創(chuàng)新計(jì)劃等項(xiàng)目。項(xiàng)目完成過(guò)程中申請(qǐng)十多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，研制出的PDP熒光粉在VUV激發(fā)下的發(fā)光亮度、色坐標(biāo)、發(fā)射波長(zhǎng)，以及粉體中心粒徑等性能指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)日本化成公司PDP熒光粉的實(shí)物質(zhì)量水平，在熒光粉的抗劣化性能及分散性等方面優(yōu)于日本化成公司PDP熒光粉。該產(chǎn)品在蔭罩式全彩色PDP上進(jìn)行了涂屏試驗(yàn)，涂覆效果良好，涂屏后的整屏亮度與使用國(guó)外商用PDP粉的效果相當(dāng)。

磁性蓄冷材料是在90年代初被發(fā)現(xiàn)的。這些材料用于制冷機(jī)中后，使得商用制冷機(jī)的溫度可達(dá)2K，效率有了突破性提高（以往這種制冷機(jī)中使用的蓄冷材料只有鉛，但是因?yàn)殂U的比熱容在15K以下急劇下降，使得小型制冷機(jī)在10K溫度以下制冷效率幾乎為零，商用制冷機(jī)的最低制冷溫度在8K左右）。使用磁性蓄冷材料的最大特點(diǎn)在于不需要重新建立一個(gè)制冷體系，只要將商品化的氣體制冷機(jī)中的蓄冷材料換成磁性蓄冷材料。 Er-Ni系列磁性蓄冷材料的指標(biāo)： 比熱容峰值：5K~20K； 在10K以下的比熱容峰值為0.35~0.81J/cm3.K； 4K到20K的比熱容積分∫CdT是5.5J/cm3 新型稀土磁性蓄冷材料已經(jīng)用于小型回?zé)崾降蜏貧怏w制冷機(jī)產(chǎn)品中。這種制冷機(jī)的制冷溫度在4.2K～20K，一般用于醫(yī)用核磁共振成象儀、磁懸浮列車和超導(dǎo)發(fā)電機(jī)中冷卻其大型超導(dǎo)磁鐵、用于量子干涉儀（SQUID)、射頻天文望遠(yuǎn)鏡的傳感器探頭和軍用紅外探測(cè)器中以提高其靈敏度，并用于低溫冷疑高真空泵中等等。使用了這種新型稀土磁性蓄冷材料替代傳統(tǒng)蓄冷材料以后，可以使醫(yī)用核磁共振成象儀等不用灌注液氦，每年僅每臺(tái)醫(yī)用核磁共振成象儀就可以節(jié)約16萬(wàn)人民幣。

新型稀土磁性蓄冷材料是一種高熵密度磁性材料(high entropy magnetic materials)，高熵密度磁性材料這一概念是磁性材料用于制冷工程時(shí)提出的。它的特點(diǎn)是材料的磁熵發(fā)生變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)大的吸熱與放熱效應(yīng)，可以應(yīng)用于制冷技術(shù)中。利用磁性材料在經(jīng)歷磁相變時(shí)發(fā)生的磁熵變化，可以將高熵密度磁性材料作為磁蓄冷材料(magnetic regenerator material)，用于小型回?zé)崾降蜏貧怏w制冷機(jī)中。 這種制冷機(jī)的制冷溫度在4.2K～20K，一般用在高技術(shù)領(lǐng)域，例如可用于醫(yī)用核磁共振成象儀、磁懸浮列車和超導(dǎo)發(fā)電機(jī)中冷卻其大型超導(dǎo)磁鐵、用于量子干涉儀（SQUID）、射頻天文望遠(yuǎn)鏡的傳感器探頭和軍用紅外探測(cè)器中以提高其靈敏度，也可以用于低溫冷疑高真空泵中等等。以往這種制冷機(jī)中使用的蓄冷材料只有鉛。由于鉛的比熱容在15K以下急劇下降，使得小型制冷機(jī)在10K溫度以下制冷效率幾乎為零，制冷溫度難以低于8K。要得到低于8K的制冷溫度，只得附加效率極低的J-T回路。為了提高低溫制冷機(jī)的制冷效率，在過(guò)去的幾十年中，人們都在努力尋找在20K以下具有高比熱容的材料。具有實(shí)用價(jià)值的Er—Ni系列磁性蓄冷材料是在90年代初被發(fā)現(xiàn)的。這些材料用于制冷機(jī)中后，使制冷機(jī)的效率有了突破性提高。 磁性蓄冷材料的最大特點(diǎn)是不需要重新建立一個(gè)制冷體系，只要將商品化的氣體制冷機(jī)中的蓄冷材料換成磁性蓄冷材料，就可大大提高制冷機(jī)效果。因此磁蓄冷材料正在取代原來(lái)的蓄冷材料金屬鉛。而且由于磁性蓄冷材料的出現(xiàn)，推動(dòng)了低溫制冷機(jī)的發(fā)展。現(xiàn)在，不用灌液氦，用制冷機(jī)帶動(dòng)的醫(yī)用核磁共振成象儀和超導(dǎo)磁體已經(jīng)商品化。在這些新設(shè)備中，都必須使用磁蓄冷材料。

基于新型雙主相合金技術(shù)(La/Ce主要分布在(La,Ce)2Fe14B 相和富稀土晶界相中，高內(nèi)稟磁性能(PrNd)2Fe14B相中幾乎無(wú)La/Ce分布，減少磁性能的稀釋)發(fā)展高品質(zhì)富鈰稀土永磁材料的新思路，重點(diǎn)突破富鈰稀土永磁材料的批量化制備關(guān)鍵技術(shù)，成功制備出高品質(zhì)的富鈰稀土永磁材料(鑭鈰等對(duì)鐠釹取代量為27.19 wt%時(shí)，剩磁達(dá)到12.56 kGs，矯頑力達(dá)到7.23 kOe，最大磁能積達(dá)到36.38 MGOe)。 該技術(shù)已在釹鐵硼永磁生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)多批次的生產(chǎn)和應(yīng)用，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，制備的富鈰稀土永磁材料可用于玩具電機(jī)、箱包紐扣、電聲器件等領(lǐng)域。 該技術(shù)將改變鈰、鑭資源大量積壓、低端產(chǎn)品過(guò)剩、高端產(chǎn)品不足的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值的最大化；推動(dòng)稀土產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級(jí)，帶動(dòng)上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:基于新型雙主相合金技術(shù)(La/Ce主要分布在(La,Ce)2Fe14B 相和富稀土晶界相中，高內(nèi)稟磁性能(PrNd)2Fe14B相中幾乎無(wú)La/Ce分布，減少磁性能的稀釋)發(fā)展高品質(zhì)富鈰稀土永磁材料的新思路，重點(diǎn)突破富鈰稀土永磁材料的批量化制備關(guān)鍵技術(shù)，成功制備出高品質(zhì)的富鈰稀土永磁材料(鑭鈰等對(duì)鐠釹取代量為27.19 wt%時(shí)，剩磁達(dá)到12.56 kGs，矯頑力達(dá)到7.23 kOe，最大磁能積達(dá)到36.38 MGOe)。該技術(shù)已在釹鐵硼永磁生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)多批次的生產(chǎn)和應(yīng)用，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，制備的富鈰稀土永磁材料可用于玩具電機(jī)、箱包紐扣、電聲器件等領(lǐng)域。該技術(shù)將改變鈰、鑭資源大量積壓、低端產(chǎn)品過(guò)剩、高端產(chǎn)品不足的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值的最大化；推動(dòng)稀土產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級(jí)，帶動(dòng)上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展。知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利知識(shí)產(chǎn)權(quán)編號(hào):相關(guān)發(fā)明專利近20項(xiàng)技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究

稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子能將近紅外光轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，并擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，如低毒性、高化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的光穩(wěn)定性、窄帶發(fā)射和長(zhǎng)的發(fā)光壽命等。特別是紅外光作為激發(fā)光源帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)，如較深的光穿透深度、對(duì)生物組織幾乎無(wú)損傷、生物組織不會(huì)發(fā)光（無(wú)背景熒光）等，因而在生物應(yīng)用上倍受青睞，可以應(yīng)用于生物標(biāo)記、細(xì)胞成像、病變檢測(cè)等。

稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子能將近紅外光轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，并擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，如低毒性、高化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的光穩(wěn)定性、窄帶發(fā)射和長(zhǎng)的發(fā)光壽命等。特別是紅外光作為激發(fā)光源帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)，如較深的光穿透深度、對(duì)生物組織幾乎無(wú)損傷、生物組織不會(huì)發(fā)光（無(wú)背景熒光）等，因而在生物應(yīng)用上倍受青睞，可以應(yīng)用于生物標(biāo)記、細(xì)胞成像、病變檢測(cè)等。 利用不同方法，我們得到了不同粒徑大小、水溶性稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料：