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        對于難降解工業廢水的處理，單獨催化臭氧氧化技術存在臭氧劑量大、氣體回收難、出水毒性高等問題，而單獨生物降解處理難降解有機廢水周期長、設備成本高。催化臭氧氧化與微生物降解近場耦合工藝則將按序進行的催化氧化裝置和生物掛膜裝置兩個處理單元合并，利用催化臭氧技術提高難降解有機廢水的可生化性，同時采用生物膜技術減少后續處理成本，能夠實現低成本提高COD、色度和濁度去除率的效果，同時降低出水毒性，減少環境生物風險。

納米氧化物中的氧化鋁和氧化鈦粉體被廣泛應用于石油加工，制藥工業，復合材料制造，化肥工業，環境保護等領域，我們開發的作為綠色化工產品的氧化鋁纖維在納米催化技術和復合材料制備等方面性能比納米粉體更優異，例如國內權威機構應用試驗其在高溫條件下仍保持高的比表面和孔容，是此類高溫高強催化劑載體換代產品，是耐熱復合增強材料的首選，已顯示在眾多領域的巨大應用價值和前景&

"本成果主要依托國家“863”計劃（課題名稱：固定源煙氣處理稀土催化材料的應用與開發，課題編號：2015AA03A401），由南京大學，石河子大學，新疆天富集團有限責任公司三家單位共同研發完成。南京大學董林教授為項目負責人。 董林教授團隊長期以來致力于稀土基催化劑的制備科學和表面物理化學性質研究以及有關大氣分子污染物的吸附、催化消除方面的應用技術探索。基于前期相關工作積累，成功開發出了低溫稀土鈰基催化劑配方。 經石河子大學的工業放大及新疆天富南熱電有限公司的側線運行，該配方可以滿足在100 ℃運行3000 h以上的壽命及穩定性測試，脫硝效率達55 %以上，并且通過了2000 m3/h級側線驗證（圖1）。 該項技術的試驗成功，填補了我國在超低溫（100 oC）脫硝領域的空白，為燃煤煙氣高效除塵脫硫脫硝提供了一條新的技術途徑。 同時，通過課題的實施，還達到了去除“白煙”的效果，實現了能源利用和環境保護“一體化”，滿足了國家對大氣環境保護的實際需要。 隨著燃煤電廠尾端煙氣脫硝工藝的實施，不僅解決了氮氧化物超低溫催化消除的問題，而且符合國家當前“超潔凈”排放的趨勢，有望在各大電廠及工業窯爐等推廣使用。 經石河子大學的工業放大及新疆天富南熱電有限公司的側線運行，該配方可以滿足在100 ℃運行3000 h以上的壽命及穩定性測試，脫硝效率達55 %以上，并且通過了2000 m3/h級側線驗證。該項技術的試驗成功，填補了我國在超低溫（100 oC）脫硝領域的空白，為燃煤煙氣高效除塵脫硫脫硝提供了一條新的技術途徑。 同時，通過課題的實施，還達到了去除“白煙”的效果，實現了能源利用和環境保護“一體化”，滿足了國家對大氣環境保護的實際需要。 隨著燃煤電廠尾端煙氣脫硝工藝的實施，不僅解決了氮氧化物超低溫催化消除的問題，而且符合國家當前“超潔凈”排放的趨勢，有望在各大電廠及工業窯爐等推廣使用。 經過國家“十五”和“十一五”的多年攻關，我國除塵和脫硫技術已相對成熟，但是關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，特別是超低溫條件（100-150 oC）下的脫硝技術。 基于國家當前嚴峻的大氣環境污染現狀及燃煤電廠在現有煙氣處理運行模式下遇到的種種問題，我們創新性地提出了“除塵-脫硫-低溫脫硝”技術路線（圖2），即在電廠原有設備的尾端進行煙氣脫硝處理。 與傳統脫硝技術路線相比，本項目的研究成果具有以下顯著特點： 1. 采用了新型工藝路線 傳統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煙氣，但催化劑壽命受制于粉塵的沖刷，通常只能穩定運行2-3年。 本課題采用“除塵-脫硫-低溫脫硝”的技術路線（圖2下），即在電廠原有設備的尾端進行煙氣脫硝處理，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路線使用。 同時，由于煙氣經過前期除塵和脫硫后，干擾組分（粉塵、SO2和堿重金屬等）極大減少，這有利于催化劑長時間穩定運行。 2. 開發低溫稀土基超低溫脫硝催化劑填補了國內外研究領域空白 目前，我們開發的超低溫脫硝催化劑經2000 m3/h級煙氣流量側線試驗后，已連續穩定運行3000 h以上，脫硝效率保持在55 %以上，遠遠低于目前已有工業應用報道的脫硝催化劑溫度（如，荷蘭殼牌公司生產的TiO2-V2O5催化劑工作溫度最低，為140 oC），進一步拓展了脫硝催化劑的最低工作溫度區間（圖3）。

單分子磁體是一類具有強易軸各向異性的分子納米磁體，可以在特定溫度以下表現出磁滯等類似磁體的行為，是一種超順磁態。分子中僅含有一個金屬離子的單分子磁體通常被稱為單離子磁體，近20年來，人們通常可以使用各向異性很強的稀土離子來構筑單離子磁體。稀土離子配合物往往具有較低的對稱性，因此很難從幾何結構上確定稀土離子的磁各向異性軸和4f電子云的結構。 北京大學化學與分子工程學院高松教授，王炳武副教授和蔣尚達副研究員等近些年設計合成了大量稀土單離子磁體，并發展了多種方法研究稀土離子的磁軸取向。2010年該課題組報道了基于雙酮配體的稀土鏑單離子磁體（Angew. Chem., Int. Ed., 2010, 49, 7448）。經過系統研究，蔣尚達副研究員發現在某些特殊對稱性下，晶體和分子的磁各向異性軸嚴格重合，通過單晶轉動實驗確定晶體的磁化率張量，進而求得晶體和分子的各向異性軸（Jiang SD., Wang BW., Gao S. (2014) Advances in Lanthanide Single-Ion Magnets. In: Gao S. (eds) Molecular Nanomagnets and Related Phenomena. Structure and Bonding, vol 164. Springer, Berlin, Heidelberg）。2015年，蔣尚達和高松教授通過該方法首次確定了雙酮類稀土單離子磁體的磁易軸取向，結果顯示實驗結果與量子化學從頭算以及晶體場分析的結果非常接近，該工作發表在英國皇家化學會的旗艦雜志《化學科學》上（Chem. Sci., 2015, 6, 4587）。

氧化鐵黑是一種帶有磁性的黑色顏料，由于性能優異，應用廣泛，且深受商家的重視。在我國，此種產品研究和生產使用的歷史較短，隨著現代化科學技術的發展，現代化辦公用品的不斷更新，使帶磁性的黑色印刷，復印材料的迫切需要，使氧化鐵黑等黑色磁性顏料的開發研究及應用備受重視，研究和生產的商家看到這一不可多得的商機，紛紛上馬。由于新產品的技術含量較高，致使較多的生產廠家質量或生產成本存在一定的缺陷，以致該產品上不去，產品市場供應較緊缺。 氧化鐵黑產品是黑色或黑紅色粉末，具有磁性，相對密度為5.18，熔點為1594℃。不溶于水及醇，但溶于濃鹽酸，耐光，耐候性良好，著色力和遮蓋力都很高，在有機溶劑中十分穩定，耐堿性良好，但顆粒易被氧化變成紅色的氧化鐵，在200－300℃時灼燒則易形成γ－Fe2O3。

以酶類結構的金屬卟啉為催化劑，模仿生物氧化歷程，突破溫和條件下高效、專一活化氧氣的技術難 題，實現高附加值含氧有機化物的合成，并致力于實現該技術的工業應用，填補國內外技術空白，從本質 上解決化工領域氧化過程的安全隱患。

微弧氧化(Micro-arc oxidation，MAO)技術是通過電解液與相應電參數的組合，在鋁、鎂、鈦及其合金表面依靠弧光放電產生的瞬時高溫高壓作用，原位生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層。 微弧氧化工藝克服了硬質陽極氧化的缺陷，極大地提高了膜層的綜合性能。微弧氧化膜層與基體結合牢固，結構致密，韌性高，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫沖擊和電絕緣等特性。該技術具有操作簡單和易于實現膜層功能調節的特點，而且工藝不復雜，無廢水廢氣排放，不造成環境污染，是一項全新的綠色環保型材料表面處

近日，清華大學化學系王定勝教授、李亞棟院士領導的課題組在甲酸電氧化領域取得突破，相關工作以“負載在氮摻雜碳上的單原子Rh：一種甲酸氧化的電催化劑”（Single-atom Rh/N-doped carbon electrocatalyst for formic acid oxidation）為題在《自然·納米技術》（Nature Nanotechnology）發表。 燃料電池是一種理想的能量來源，它可以以環境友好的方式將化學能轉換為電能。氫氧燃料電池作為航空飛船的主要燃料，在上世紀80年代就已經得到了發展，近年來氫氧燃料電池在汽車上的應用也有了突飛猛進的提高。然而氫氧燃料電池需要用體積大且危險的高壓氫氣作為其燃料，這限制了氫氧燃料電池的發展。而直接甲酸燃料電池(DFAFCs)由于其體積小，毒性小，nafion@膜的穿透率低等優點，被認為是未來便攜式電子設備最有前途的電源之一。在之前的研究中，負載型納米級鈀和鉑通常被認為是DFAFCs的陽極反應甲酸電氧化（FOR）中最有效的催化劑，并得到了深入的研究。然而，由于FOR催化劑質量活性較低和一氧化碳抗毒性較差， DFAFCs陽極材料的發展達到了一個瓶頸，極大地阻礙了其應用。 SA-Rh/CN的合成路徑示意圖及其表征 在本工作中，研究人員使用主-客體合成策略成功地合成負載原子分散Rh的氮摻雜碳催化劑(SA-Rh/CN)，發現盡管Rh納米顆粒對甲酸氧化活性很低，但是SA-Rh/CN卻具有極好的電催化性能。與最先進的催化劑Pd/C和Pt/C相比，SA-Rh/CN的質量活性分別提高了28倍和67倍。有趣的是，在CO剝離實驗中，我們發現雖然納米級Rh催化劑對CO毒性十分敏感，但是SA-Rh/CN很難吸附CO并且可以在很低的電壓下氧化CO，這說明SA-Rh/CN對CO毒化幾乎免疫。經過長期反應的測試后，SA-Rh/CN中的Rh原子具有抗燒結的能力，并因此在30000s的CA測試或者20000圈ADT測試后活性幾乎沒有改變。在組裝電池的實驗中，SA-Rh/CN的質量比能量密度在不同溫度下分別是商業鈀碳催化劑的8.8倍（30oC），14.8倍（60oC）和14.1倍（80oC）,這也說明了SA-Rh/CN在DFAFCs的應用中具有很高的潛力。最后，研究者用密度泛函理論（DFT）計算了Rh單原子甲酸氧化的機理。研究者發現在SA-Rh/CN上，甲酸根路線更為有利。和Rh納米顆粒具有較低的CO吸附能壘不一樣，SA-Rh/CN上的Rh單原子吸附CO能壘較高，以及與CO的相對不利的結合，使SA-Rh/CN具有極高的CO抗毒性。 這一發現將傳統的甲酸電氧化催化劑的質量比活性提高了一個數量級，并且很好地解決了傳統納米催化劑的CO毒化問題。該發現有助于在燃料電池領域取得突破，并有望應用于便攜式電子設備上。 本論文的通訊作者是王定勝教授、李亞棟院士，清華大學博士后熊禹是本文的第一作者。本研究受到國家自然科學基金委和科技部的經費資助。 論文鏈接： https://www.nature.com/articles/s41565-020-0665-x