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利用 外源化學 手段 實現(xiàn) 生物大分子的功能 調(diào)控 ，一直以來都是化學生物學 的重要研究方向之一。陳鵬課題組長期致力于 “ 活細胞上的化學 反應 ” 的開發(fā)與應用 ， 提出 并發(fā)展 了 “ 生物正交斷鍵反應（ Bioorthogonal  c leavage reaction ） ”  這一 新反應類型 ，突破了在活體內(nèi)研究蛋白質(zhì)功能的技術瓶頸，實現(xiàn)了一系列原始創(chuàng)新 （ Nat. Chem.   2014,  6 , 352-61 ;  Nat. Chem. Biol.  2016,  12 , 129-37 ;   Nature  201 9,   569 , 509-13 ） 。

以科學發(fā)展觀為指導，通過建立生物催化與轉(zhuǎn)化關鍵技術平臺，大力發(fā)展工業(yè)生物技術；以生物技術高效制造精細化學品為目標，實現(xiàn)高值精細化學品的原料替代和生產(chǎn)路線替代，促進化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級，應對市場競爭和經(jīng)濟危機，最終實現(xiàn)生物產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展，引領生物經(jīng)濟浪潮。以國家重大需求和科學前沿為導向，以工業(yè)生物技術為中心，形成基礎研究－共性關鍵技術－產(chǎn)品工程一體化的研究體系。

（專利號：ZL 201310142076.3） 簡介：本發(fā)明提供一種芳烴加氫負載金屬鎳催化劑及其制備方法，屬于石油化工領域。該催化劑載體為蒙脫石，活性組分為金屬鎳，該金屬鎳質(zhì)量為催化劑總質(zhì)量的5～30％。該催化劑制備方法是：將蒙脫石先用有機銨鹽進行有機改性，再以此有機蒙脫石為載體，采用浸漬法制備出蒙脫石負載氧化鎳催化劑前體，然后經(jīng)過還原、鈍化步驟最終得到可直接在空氣中保存的蒙脫石負載金屬鎳催化劑。該催化劑在芳烴加氫反應中，與未經(jīng)有機改性蒙

項目簡介本項目采用兩步催化法合成水溶性酚醛樹脂，實現(xiàn)了苯酚苯環(huán)上的多元羥甲基化反應，使酚羥基鄰對位上亞甲基克分子比達到o／p=2，保證產(chǎn)品具備更強的脫水縮合反應能力。經(jīng)減壓脫水后，水溶性甲階酚醛樹脂的有效含量達到82%，殘留甲醛量為1.1%( wt)，游離酚為0.05%( wt)。作為膠粘劑，該產(chǎn)品不僅提高了固化速度，而且降低了固化溫度。該技術在遼寧某廠已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。二、市場前景水溶性酚醛樹脂是合成酚醛樹脂的甲階產(chǎn)品，具有良好的耐水性和力學強度，作為膠粘劑特別適合于人造木材板、木材改性和橡膠制品加工等。由于酚醛樹脂還具有良好的阻燃性，即使燃燒時也不會熔融，不產(chǎn)生一氧化碳有毒氣體等優(yōu)點，因此由水溶性酚醛樹脂制備的酚醛泡沫塑料可以在許多工業(yè)領域應用，同時也時一代理想的環(huán)保絕熱材料。三、主要設備及投資夾套式搪瓷襯里攪拌反應釜，保溫中間罐，（2t蒸汽鍋爐自備）。按照月生產(chǎn)60噸計算，需要投資20萬元。四、效益分析按照同類進口產(chǎn)品市場價格計算，應用本技術生產(chǎn)的產(chǎn)品稅前利潤為900～1200元/噸。五、合作方式技術轉(zhuǎn)讓。項目負責人：黎鋼聯(lián)系電話： 022-60202443

1. 高品質(zhì)納米鈦白粉的研究及結(jié)構(gòu)化成型納米二氧化鈦由于具有良好的化學穩(wěn)定性、高比表面積、熱穩(wěn)定性、無毒性等特點，并易于與負載金屬間產(chǎn)生SMSI效應，在催化工業(yè)中得到了廣泛應用，諸如：火電廠尾氣脫硝處理、VOCs(揮發(fā)性有機化合物)催化燃燒處理、柴油車尾氣排放控制等。以火電廠的煙氣脫硝SCR催化劑為例，納米級鈦白粉作為催化劑載體，占催化劑粉體的80?90%，總成本的40?50%，是SCR脫硝催化劑的重要組成。但是目前全球只有日本和歐洲的少數(shù)廠家可以生產(chǎn)高品級納米鈦白粉。在我國，目前應用于催化劑工業(yè)的納米鈦白粉尚未完全國產(chǎn)化，這是煙氣SCR脫硝催化劑等環(huán)保催化劑的價格居高不下的主要原因之一。大多數(shù)國內(nèi)SCR脫硝催化劑是通過引進技術、設備和納米鈦白粉粉體等原料，其后自行壓縮制作蜂窩式、板式等催化劑，并沒有完全掌握催化劑中所有成分的制作及依據(jù)不同燃料尾氣進行配比的技術經(jīng)驗和訣竅。總體上說，SCR脫硝催化劑在國內(nèi)基本還處于“來料加工”的狀態(tài)(即使是國內(nèi)市場份額較大的東方凱特瑞、無錫龍源等企業(yè))。我們研究室通過探索鈦白粉的物化性質(zhì)、成型性及催化性能三者之間的關系，嘗試從科學角度去構(gòu)建適用于SCR脫硝催化劑等環(huán)保催化劑的納米鈦白粉的制備關鍵技術。進而在此基礎上，制備高品級的納米鈦白粉，包括鎢鈦，硅鈦，釩鈦等一系列產(chǎn)品，達到國外同類產(chǎn)品技術水平。同時通過探討不同因素在蜂窩狀脫硝催化劑成型過程中的影響，制備工業(yè)級別的蜂窩狀催化劑，從而最終改變目前國內(nèi)煙道氣脫硝催化劑尚處于的“來料加工”狀態(tài)，掌握完全自主的知識產(chǎn)權(quán)。在研究中，我們采用改進的水熱合成法，在較為溫和的條件下(< 100°c的低溫、常壓下)，以偏鈦酸為原料出發(fā)，制備具有高比表面積和良好耐熱穩(wěn)定性的納米鈦白粉(圖-1)。同時在制備鈦白粉的過程中，充分考察漿料的ph值、雜質(zhì)含量、助劑(鎢、硅)等的添加、煅燒溫度等對最終產(chǎn)品的影響。另一方面，在催化劑成型中，我們對添加劑種類、加入順序、加入量和操作條件等對催化劑機械性能和活性等的影響進行了徹底的研究。在充分考慮泥團的酸堿，硬度，塑性等多種指標的前提下，采用獨自的多段攪拌技術制備了蜂窩狀催化劑(圖-2)。在納米鈦白粉粉體及成型性研究的同時，我們對其作為載體或催化劑在脫硝、脫臭及光化學催化中的應用也開展了研究，例如電廠、大型鍋爐、垃圾焚燒廠、船舶(新型輕質(zhì)波紋板催化劑)等大型設備的煙氣SCR脫硝催化劑、VOCs(揮發(fā)性有機化合物)催化燃燒催化劑等，以及小型工廠、自動車、民用等SCR脫硝、VOCs催化燃燒等。圖-3為納米氧化鈦在VOCs催化燃燒中的應用，圖-4為工業(yè)級火電廠脫硝用納米氧化鈦擠出型蜂窩狀SCR催化劑，圖-5為工業(yè)級柴油車尾氣脫硝用涂層式蜂窩狀催化劑。與商業(yè)鈦白粉的耐熱性對比(900°C 9 h in air)    不同摻雜物質(zhì)對納米氧化鈦比表面積的影響圖-1 高比表面積和良好耐熱穩(wěn)定性的新型納米鈦白粉2. 新型金屬整體式催化劑載體(PCT專利WO2005/089939A1，日本專利2011-31162) 催化劑的活性組份、結(jié)構(gòu)化載體和反應器三者集成化的思想，已成為當前催化領域重要的且被逐漸接受的新思維。從宏觀尺度出發(fā)研制的具有結(jié)構(gòu)化的整體式催化劑，由于糅合了催化劑設計和反應器設計，從而具有傳質(zhì)傳熱好、床層壓降低、緊湊小型、工程放大簡單等優(yōu)點，有利于提高催化反應的活性和選擇性等。在大氣環(huán)保和催化燃燒等氣固相反應中已得到廣泛應用，在多相反應中也顯示了巨大的潛力。但傳統(tǒng)的涂層式整體式催化劑，因活性組分涂層與基材物性(堇青石或金屬合金)的較大差異，使得涂層的粘附穩(wěn)定性不高，易剝離的問題尚未得到完善解決。針對傳統(tǒng)涂覆法制備的金屬基體整體式催化劑(MMC)的活性涂層易剝離的瓶頸，以及近年來發(fā)展的非涂覆式MMC的比表面積小、孔道難以調(diào)控的缺點，我們利用多孔陽極氧化鋁材料(PAA)的金屬自生長氧化鋁膜與金屬基體間具有高度粘附性的特點，在保持其有序孔骨架結(jié)構(gòu)的前提下，通過“陽極氧化-擴孔-水熱反應-焙燒”的方法，對其孔道結(jié)構(gòu)和化學特性進行改性修飾，制備一種具有大比表面積的新型非涂覆式MMC。在材料合成過程中，結(jié)合陽極氧化和擴孔處理對多孔膜的幾何參數(shù)的調(diào)變，解析水熱反應中擬薄水鋁石層的形成機制以及由此帶來的封孔效應，創(chuàng)新性地利用金屬自生長和原位相變技術在MMC上實現(xiàn)大范圍尺度可調(diào)的規(guī)則雙孔道結(jié)構(gòu)。在此基礎之上，我們通過探索PAA催化劑的構(gòu)效關系，獲得既利于分散和反應又有利于擴散傳質(zhì)的孔道特征，發(fā)展了一套面向具體反應可控合成MMC的新方法。改性PAA膜與金屬基材間緊密的一體化構(gòu)造，實現(xiàn)了反應場上熱量的快速供給與轉(zhuǎn)移。高度可塑性的金屬基材使得催化劑可以具有復雜的立體結(jié)構(gòu)，確保了裝置的低壓損和小型化(圖-6)。采用Al/Fe–Cr–Ni Alloy/Al覆層鋁材制備的高溫型PAA載體，實現(xiàn)了快速通電加熱，從室溫到1000°C僅需數(shù)秒，大幅提升了系統(tǒng)啟動性和響應性(圖-7)。另外，開發(fā)了金屬中間擴散層技術和微小龜裂技術用于改善PAA膜在劇烈機械或熱沖擊下的韌性和穩(wěn)定性，在40000次通電加熱1000°C – 室溫急冷的循環(huán)測試中，未發(fā)現(xiàn)PAA膜的剝落。在研究PAA載體的同時，對其在環(huán)保和新能源領域，尤其是對系統(tǒng)壓損、啟動性、熱應答性/熱耦合、輕質(zhì)化及小型化等具有嚴格要求的體系中的應用，均開展了長期的研究，例如自動車尾氣脫硝處理，VOCs/CO/NH3的催化燃燒，甲烷/甲醇/乙醇/DME/煤油的重整制氫等等。3. 貴金屬替代型高效催化燃燒(含尾氣污染的催化燃燒治理)目前在工業(yè)催化燃燒中，主要以貴金屬為活性組分，多使用顆粒狀充填反應器或堇青石蜂窩狀反應器。主要問題是：① 貴金屬催化劑性能優(yōu)異，但價格昂貴；② 設備較為龐大，能量利用率低和運轉(zhuǎn)費用過高，從而嚴重限制了向中小型企業(yè)的普及應用。貴金屬替代催化劑和高效節(jié)能的緊湊型反應器的開發(fā)成為該領域的主要發(fā)展趨勢。我們對于有機揮發(fā)性氣體VOCs、CO及NH3的催化燃燒凈化，使用多種類型的催化劑進行了研究。主要包括：傳統(tǒng)的粒狀負載催化劑、負載型改性PAA整體式催化劑、Bulk型復合金屬氧化物催化劑、改性TiO2催化劑、含碳素的非貴金屬催化劑等。目前為止，所開發(fā)的Bulk型Cu-Co系、Cu-Mn系、Fe-Mn系等催化劑，在芳香族(苯、甲苯、二甲苯)的燃燒上接近貴金屬催化劑。在CO、NH3、乙酸乙酯、己烷等的燃燒上達到或超越貴金屬催化劑(表-1)。當前，我們在整合PAA改性修飾技術和復合金屬氧化物技術的基礎之上，正在從事負載非貴金屬的PAA催化燃燒催化劑的開發(fā)，并把它用于化工供熱源及大氣污染的燃燒治理(VOC、NH3、CO、HC等)。充分利用金屬整體式催化劑在可塑性和傳熱性上的優(yōu)異性能，通過合理的催化劑成型及反應器設計，提高放/吸熱耦合性，實現(xiàn)高效節(jié)能和小型化的目的(諸如采用Multi-tube型、Wall-type型、多層同心圓等反應器設計，在平板狀催化劑的兩側(cè)分別設置燃燒反應和換熱介質(zhì))。同時，在結(jié)合金屬整體式催化劑特性的基礎之上，根據(jù)具體的用途對反應體系進行合理的工藝設計。例如對于低濃度大風量尾氣的處理，采用“濃縮–燃燒”一體化設計，并在反應啟動階段采用通電啟動催化反應(圖-8)。圖-8 大中小型VOCs催化氧化處理系統(tǒng)4. 多功能型重整制氫催化劑的研究 (日本專利2011-31162) 碳氫化合物的重整制氫主要用途為PEFC燃料電池的制氫及H2和CO化工原料的制備。但是由于重整制氫多為強吸熱反應，反應體系對吸/放熱的耦合有嚴格要求，另外PEFC制氫的啟動性和小型化等也被較多地關注。2004年起，我們啟動了多功能重整制氫催化劑的開發(fā)(甲烷、DME、甲醇、乙醇、煤油等)，為降低催化劑成本，使用低價Ni為主要活性成分(圖-9)。為解決鎳催化劑中常出現(xiàn)的鎳氧化、結(jié)焦、燒結(jié)等失活問題，在孔道控制的基礎之上，通過Nickel Aluminate中間層及痕跡量貴金屬添加等技術的開發(fā)，制備了具有較高壽命并且可以自活化?自復活的AAO鎳催化劑。在與商業(yè)催化劑（SüD–CHEMIE的RUA和FCR-4，新日本石油的RUA-2）的對比測試中，該催化劑表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能。使用都市煤氣13A為原料，3000h靜態(tài)壽命測試及500回DSS模式測試(Daily startup and shutdown)均取得良好結(jié)果(圖-10)。基于板式通電加熱型PAA催化劑的水蒸氣重整制氫的測試結(jié)果表明，采用階段式通電加熱，系統(tǒng)啟動時間可從傳統(tǒng)的外加熱式的1h縮短為10min，從而為實現(xiàn)PEFC的快速啟動提供了有力的技術保障。多用途是該催化劑的重要特點。除天然氣的水蒸氣重整之外，在甲醇、乙醇、燈油的水蒸氣重整，甲烷直接部分氧化重整，甲烷二氧化碳重整等體系中均取得了良好結(jié)果。迄今為止，在非貴金屬催化劑中，多功能型重整催化劑尚未見報道。目前的主要工作是：1) 催化劑的進一步改良優(yōu)化；2) 以流程集成化和強化傳熱為目的，進行Multi-tube或Wall-type型反應器的設計(重整–燃燒一體化) (圖-11)；3) 整合非平衡式“CO2吸附–重整”一體化設計，超越CO的SHIFT反應的平衡限制，例如采用CO2吸附技術，或催化膜反應器等；3) 生物質(zhì)原料(生物質(zhì)甲醇、乙醇、甲烷等)的重整制氫，及CO2的重整等研究；5. 整體式催化劑的新用途在上述研究的基礎之上，我們根植于材料化學工程國家重點實驗室和化學工程與技術國家一級重點學科，進行跨專業(yè)跨學科的合作，充分發(fā)揮整體式催化劑的特點，逐步拓展其在能源和環(huán)保等領域中的應用，例如：1) 金屬基催化劑的放電電極和催化反應效果的疊加2) 再生式環(huán)控生保系統(tǒng)二氧化碳的Sabatier反應3) 加氫、裂解、C1及C2合成4) 水污染治理上的應用5) 傳統(tǒng)化工領域的技術革新，例如，在催化精餾中實現(xiàn)流道設計用的塔填料與反應用的催化劑的一體化構(gòu)造，用以實現(xiàn)裝置的小型化、降低床層壓降以及解決催化精餾常出現(xiàn)的液泛等問題。

NOx 選擇性催化還原（SCR）技術在電力和玻璃等行業(yè)得到了大規(guī)模的推廣應用，但是，傳統(tǒng)的SCR 催化劑需要在 300℃ 運行，難以應用于焦化、冶金化工、酸洗和中小工業(yè)鍋爐等行業(yè)煙氣脫硝工程。北京工業(yè)大學對低溫 SCR 催化劑和低溫 SCR 脫硝工藝進行了長達 10 年的研究，成功地開發(fā)出反應溫度為180—400℃的低溫 SCR 催化劑，并將低溫 SCR 催化劑應用于草酸、催化劑和金屬板材酸洗等行業(yè)的脫硝工程，也在焦化和玻璃行業(yè)進行了煙氣脫硝應用示范工程和工業(yè)側(cè)線實驗，從而形成了低溫 SCR 催化脫硝技術，為我國解決霧霾污染提供了技術支持。該技術主要創(chuàng)新點是利用離子修飾和摻雜技術提   高了 SCR 催化劑的低溫活性，拓展了 SCR 脫硝技術應用范圍，使低溫煙氣（低于 300℃）催化脫硝成為可能，該項技術處于國內(nèi)外領先地位。

本發(fā)明提供一種太陽光自動跟蹤光熱催化-膜分離反應系統(tǒng)，旨在提供一種高效光熱催化反應系統(tǒng)，它包括光熱催化反應區(qū)、膜分離區(qū)、太陽光自動跟蹤儀、系統(tǒng)控制區(qū)、太陽能發(fā)電區(qū)。通過曝氣混合驅(qū)動方式將TiO2催化劑與污染物充分混合，促使混合液循環(huán)流動進行光熱催化反應。本系統(tǒng)在太陽光自動跟蹤儀的帶動下能全天候跟蹤太陽光，具有很高的光能利用率和傳質(zhì)效率，太陽光自動跟蹤儀的設置大大提高了光熱催化反應去除污染物的效率，使得光能利用率達到最大化；太陽能發(fā)電區(qū)所提供的電能能夠滿足整個系統(tǒng)所需電量，使本系統(tǒng)擺脫外接電源的束縛，

本發(fā)明涉及一種用于生物油催化提質(zhì)的催化劑及制備方法，包括催化劑活性成分和 催化劑載體，其特征在于，按質(zhì)量百分比計，所述催化劑活性成分及催化劑載體的組成為： NiO 為 10-32wt％；MoO3 為 5-18wt％；CoO 為 5-15wt％；余分為白云石催化劑載體。本發(fā)明 的優(yōu)點在于采用廉價易得的白云石作為催化劑載體，催化活性組分為鎳、鈷和鉬復合組分， 使生物油酸性減弱、含氧量降低。該催化劑制備簡單、強度大、催化活性強、可再生，不僅 可用于生物質(zhì)制備優(yōu)質(zhì)生物油，也可應用于生物油催化重整制氫。

正丁腈是有機合成及醫(yī)藥中間體的關鍵原料。此前該產(chǎn)品的合成工藝為國內(nèi)生產(chǎn)空白，沒有成熟的合成工藝及工業(yè)催化劑。經(jīng)過多年研究，南開大學推出的正丁腈用催化劑技術, 采用氣相法連續(xù)生產(chǎn)正丁腈新型催化反應工藝與工程技術，生產(chǎn)的正丁腈純度高，可滿足產(chǎn)品出口的各項指標要求。