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"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）。

成果簡介：  本團隊經過近十年的研發，突破多項關鍵技術，開發出具有自主知識產權的綠色、高效、廉價稀土基催化劑，可以替代貴金屬催化劑（國內外），大幅度降低生產成本，總體上達到國際先進水平，具有極強的市場競爭力，也符合“中國制造2025”稀土資源高端產業戰略布局。 構建了稀土（Ce，L

成果來源于江蘇省科技招標項目，江蘇省高技術項目及國家創新計劃等項目。項目完成過程中申請十多項國家發明專利，研制出的PDP熒光粉在VUV激發下的發光亮度、色坐標、發射波長，以及粉體中心粒徑等性能指標均達到或超過日本化成公司PDP熒光粉的實物質量水平，在熒光粉的抗劣化性能及分散性等方面優于日本化成公司PDP熒光粉。該產品在蔭罩式全彩色PDP上進行了涂屏試驗，涂覆效果良好，涂屏后的整屏亮度與使用國外商用PDP粉的效果相當。

磁性蓄冷材料是在90年代初被發現的。這些材料用于制冷機中后，使得商用制冷機的溫度可達2K，效率有了突破性提高（以往這種制冷機中使用的蓄冷材料只有鉛，但是因為鉛的比熱容在15K以下急劇下降，使得小型制冷機在10K溫度以下制冷效率幾乎為零，商用制冷機的最低制冷溫度在8K左右）。使用磁性蓄冷材料的最大特點在于不需要重新建立一個制冷體系，只要將商品化的氣體制冷機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： 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用于小型回熱式低溫氣體制冷機產品中。這種制冷機的制冷溫度在4.2K～20K，一般用于醫用核磁共振成象儀、磁懸浮列車和超導發電機中冷卻其大型超導磁鐵、用于量子干涉儀（SQUID)、射頻天文望遠鏡的傳感器探頭和軍用紅外探測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蓄冷材料以后，可以使醫用核磁共振成象儀等不用灌注液氦，每年僅每臺醫用核磁共振成象儀就可以節約16萬人民幣。

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提出的。它的特點是材料的磁熵發生變化時會出現大的吸熱與放熱效應，可以應用于制冷技術中。利用磁性材料在經歷磁相變時發生的磁熵變化，可以將高熵密度磁性材料作為磁蓄冷材料(magnetic regenerator material)，用于小型回熱式低溫氣體制冷機中。 這種制冷機的制冷溫度在4.2K～20K，一般用在高技術領域，例如可用于醫用核磁共振成象儀、磁懸浮列車和超導發電機中冷卻其大型超導磁鐵、用于量子干涉儀（SQUID）、射頻天文望遠鏡的傳感器探頭和軍用紅外探測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的制冷效率，在過去的幾十年中，人們都在努力尋找在20K以下具有高比熱容的材料。具有實用價值的Er—Ni系列磁性蓄冷材料是在90年代初被發現的。這些材料用于制冷機中后，使制冷機的效率有了突破性提高。 磁性蓄冷材料的最大特點是不需要重新建立一個制冷體系，只要將商品化的氣體制冷機中的蓄冷材料換成磁性蓄冷材料，就可大大提高制冷機效果。因此磁蓄冷材料正在取代原來的蓄冷材料金屬鉛。而且由于磁性蓄冷材料的出現，推動了低溫制冷機的發展。現在，不用灌液氦，用制冷機帶動的醫用核磁共振成象儀和超導磁體已經商品化。在這些新設備中，都必須使用磁蓄冷材料。

基于新型雙主相合金技術(La/Ce主要分布在(La,Ce)2Fe14B 相和富稀土晶界相中，高內稟磁性能(PrNd)2Fe14B相中幾乎無La/Ce分布，減少磁性能的稀釋)發展高品質富鈰稀土永磁材料的新思路，重點突破富鈰稀土永磁材料的批量化制備關鍵技術，成功制備出高品質的富鈰稀土永磁材料(鑭鈰等對鐠釹取代量為27.19 wt%時，剩磁達到12.56 kGs，矯頑力達到7.23 kOe，最大磁能積達到36.38 MGOe)。 該技術已在釹鐵硼永磁生產線上實現多批次的生產和應用，產品性能穩定，制備的富鈰稀土永磁材料可用于玩具電機、箱包紐扣、電聲器件等領域。 該技術將改變鈰、鑭資源大量積壓、低端產品過剩、高端產品不足的現狀，實現資源價值的最大化；推動稀土產業的結構調整與升級，帶動上下游相關產業快速發展，促進經濟和社會的快速發展。

項目成果/簡介:基于新型雙主相合金技術(La/Ce主要分布在(La,Ce)2Fe14B 相和富稀土晶界相中，高內稟磁性能(PrNd)2Fe14B相中幾乎無La/Ce分布，減少磁性能的稀釋)發展高品質富鈰稀土永磁材料的新思路，重點突破富鈰稀土永磁材料的批量化制備關鍵技術，成功制備出高品質的富鈰稀土永磁材料(鑭鈰等對鐠釹取代量為27.19 wt%時，剩磁達到12.56 kGs，矯頑力達到7.23 kOe，最大磁能積達到36.38 MGOe)。該技術已在釹鐵硼永磁生產線上實現多批次的生產和應用，產品性能穩定，制備的富鈰稀土永磁材料可用于玩具電機、箱包紐扣、電聲器件等領域。該技術將改變鈰、鑭資源大量積壓、低端產品過剩、高端產品不足的現狀，實現資源價值的最大化；推動稀土產業的結構調整與升級，帶動上下游相關產業快速發展，促進經濟和社會的快速發展。知識產權類型:發明專利知識產權編號:相關發明專利近20項技術先進程度:達到國際領先水平成果獲得方式:獨立研究

稀土上轉換發光納米粒子能將近紅外光轉換成可見光，并擁有諸多優點，如低毒性、高化學穩定性、優異的光穩定性、窄帶發射和長的發光壽命等。特別是紅外光作為激發光源帶來了許多優勢，如較深的光穿透深度、對生物組織幾乎無損傷、生物組織不會發光（無背景熒光）等，因而在生物應用上倍受青睞，可以應用于生物標記、細胞成像、病變檢測等。

稀土上轉換發光納米粒子能將近紅外光轉換成可見光，并擁有諸多優點，如低毒性、高化學穩定性、優異的光穩定性、窄帶發射和長的發光壽命等。特別是紅外光作為激發光源帶來了許多優勢，如較深的光穿透深度、對生物組織幾乎無損傷、生物組織不會發光（無背景熒光）等，因而在生物應用上倍受青睞，可以應用于生物標記、細胞成像、病變檢測等。 利用不同方法，我們得到了不同粒徑大小、水溶性稀土上轉換發光納米材料：