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高選擇性負(fù)載型鈀催化劑制備及清潔高效回收技術(shù) 項目介紹：該項目催化劑制備技術(shù)應(yīng)用物化方法對載體表面的改性，采用附著-沉淀工藝應(yīng)用于制備負(fù)載型鈀催化劑，成功解決了活性組分鈀粒子在載體上吸附率低，鈀納米粒子團(tuán)聚、粒徑大小、外形控制及負(fù)載催化劑活性金屬組分分布均勻及負(fù)載均勻性難控的難題，獲得2015年湖南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

高比表面積二氧化鈦主要用于催化劑載體材料。針對脫硝催化劑用納米二氧化鈦，比表面積大，催化活性高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使用壽命長，主要應(yīng)用在處理氮氧化物，電廠、汽車尾氣等催化劑領(lǐng)域。同時納米二氧化鈦具有光催化活性，對治理霧霾有非常重要的作用。該技術(shù)的特點是比表面積可控、催化活性高、使用壽命長。開發(fā)了納米二氧化鈦的研制方法。采用硫酸法水解得到的偏鈦酸，通過加入控制劑、同時控制濃度、溫度、pH 等工藝參數(shù)，可以制備比表面積從 10~350m2/g，顆粒大小尺度可控的納米二氧化鈦。

隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)量和保有量迅速增加，汽車尾氣排放給城市空氣造成的污染日益嚴(yán)重。控制汽車尾氣污染的最有效途徑是降低單車排放量，安裝汽車尾氣凈化催化劑是目前最有效的方法之一，其關(guān)鍵是高效汽車尾氣凈化催化劑的開發(fā)。根據(jù)汽車工業(yè)和燃油品質(zhì)的發(fā)展趨勢，我們對汽車尾氣凈化的關(guān)鍵催化反應(yīng)、凈化催化劑的組成、稀土與（非）貴金屬組分的相互作用等方面開展了廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，采用氧化共沉淀法、尿素水熱法、反相微乳液法等制備了高穩(wěn)定性與高儲放氧性能的稀土基儲氧材料；采用纖維素模板法和反相微乳液法等制備了大表面積和高熱穩(wěn)定性的氧化鋁基復(fù)合氧化物；為了降低凈化催化劑的成本，充分結(jié)合我國豐富的稀土資源，開展了"稀土－非貴金屬－微量貴金屬"的催化劑設(shè)計方案，使催化劑的成本明顯下降；發(fā)展了整體式催化劑的制備方法，形成了一次涂覆可制備出均質(zhì)、穩(wěn)定的整體式催化劑的專有技術(shù)；解決了從實驗室研究到工業(yè)化生產(chǎn)的工程化問題，在多家企業(yè)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。使用本技術(shù)生產(chǎn)的汽車尾氣三效催化凈化器后，汽車尾氣的排放可達(dá)到歐－Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)，同時核心技術(shù)在工業(yè)源有毒有害污染物的催化凈化和天然氣催化燃燒中得到了廣泛應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。

本成果針對燃料電池催化劑長時間運行過程中因碳載體腐蝕、Pt 溶解、遷移團(tuán)聚長大及Pt中毒等原因而逐漸退化的技術(shù)難題，發(fā)展了多種提高 燃料電池催化劑穩(wěn)定性和活性的新方法、新技術(shù)，研制出了一系列低成本、高性 能、長壽命燃料電池催化劑。目前，該項目已經(jīng)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，所開發(fā)的燃料電池催化劑已經(jīng)完全能夠滿足動力電池的性能要求，屬于國際一流國內(nèi)領(lǐng) 軍的高科技技術(shù)。

若將氧化物變薄到乃至單層，其表面自由能受基底金屬的調(diào)制會向金屬表面自由能靠近（化學(xué)勢的混合），此時沉積在薄層氧化物上的金屬就有可能處于高分散狀態(tài)。研究人員在 Cu(110) 單晶表面生長單層 CuO 薄膜，再沉積鉑 (Pt) 金屬原子，得到 400 K 以上熱穩(wěn)定的 Pt 單原子模型催化劑。若將氧化物層厚度增加，相同沉積量的 Pt 原子則在室溫下便會團(tuán)聚，形成金屬團(tuán)簇。這種負(fù)載型金屬單原子模型催化體系的制備方法簡單易行，不需要通過吸附分子或者嵌入晶格來穩(wěn)定金屬單原子。

全球每年廢石油加氫催化劑的產(chǎn)量約 15~17 萬噸，其中富含鉬、鎢、鈷、鎳、釩等戰(zhàn)略金屬。本團(tuán)隊研發(fā)了廢催化劑中油的高效脫除與回收技術(shù)，實現(xiàn)廢催化劑中高含量油的資源化利用。開發(fā)廢催化劑火法還原熔煉富集金屬-多金屬锍濕法提取技術(shù)，突破廢催化劑組分復(fù)雜、有價金屬難以提取的難題。基于元素的地球化學(xué)成礦原理，開發(fā)催化劑浸出液中鎢、鉬、釩的高效分離技術(shù)。通過上述技術(shù)的耦合，形成廢石油加氫催化劑資源化利用技術(shù)集成。通過本技術(shù)，廢加氫催化劑中油的脫除率大于 80%，并以有機油和可燃性氣體形式回收。催化劑中 Ni、Co、Mo、W、V 總回收率大于 90%，其中，鎳以硫酸鎳產(chǎn)出、鈷以硫酸鈷產(chǎn)出、釩以釩酸銨產(chǎn)出、鎢鉬以混合鹽產(chǎn)出。所產(chǎn)生的廢渣達(dá)到無害化標(biāo)準(zhǔn)，煙氣經(jīng)處理后可達(dá)標(biāo)排放。

簡介：本發(fā)明公開了一種固體酸催化劑，屬于化學(xué)催化劑領(lǐng)域。該固體酸催化劑活性組分是硫酸鋯納米粒子，該納米粒子分散性好，具有球形、橢球形或鴨梨形結(jié)構(gòu)，粒子尺寸在30-900nm。本發(fā)明所制備出的硫酸鋯納米粒子可直接作為催化劑，用于催化游離脂肪酸合成生物柴油的酯化反應(yīng)。上述酯化反應(yīng)的最佳反應(yīng)工藝是：所述游離脂肪酸和低碳醇的摩爾比為1∶40、固體酸催化劑與游離脂肪酸的質(zhì)量比為0.2、反應(yīng)溫度為95℃。采用本發(fā)明催化劑，用于由游離脂肪酸合成生物柴油的酯化反應(yīng)，可以使脂肪酸的轉(zhuǎn)化率提高，催化劑與產(chǎn)物易分離；無腐蝕性，對環(huán)境無污染；催化效率高，用量少，副產(chǎn)物少等優(yōu)點。

我國聚醚每年產(chǎn)能74萬噸，年需求量70萬噸左右。它主要用于制備PU（聚氨酯）泡沫、PU粘合劑、PU彈性體、PU密封料、PU合成革、PU纖維，紡織整理劑、液壓油以及表面活性劑等領(lǐng)域。國內(nèi)外制備聚醚多元醇多采用KOH為催化劑，以多元醇為起始劑，在KOH存在的情況下引發(fā)環(huán)氧丙烷的開環(huán)聚合而成。該工藝工序繁瑣，生產(chǎn)效率不高，影響產(chǎn)率的提高且能耗大，成本高，產(chǎn)

該催化劑屬專利技術(shù)，適用于在20~25℃條件下處理含酚廢水和焦化廢水。 含酚廢水是一種對人類危害十分嚴(yán)重而又普遍存在的工業(yè)廢水，酚類化合物，可使蛋白質(zhì)凝固，對人類、水產(chǎn)生物及農(nóng)作物都有極大危害。鋼鐵工業(yè)、煤氣化工業(yè)中的煉焦工藝是以煤為原料，在隔絕空氣條件下將煤加熱到960~1000℃，得到焦碳和一些化工產(chǎn)品，同時，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量難以生物降解的芳香族有機化合物、雜環(huán)及多環(huán)化合物，且酚含量較高，處理比較困難，這些污染物如果未經(jīng)處理或處理不當(dāng)隨廢水排放，將對水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染。尋找高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的處理方法一直是含酚廢水處理領(lǐng)域的研究熱點。 含酚廢水處理目前常用的方法有：生化法、Feton試劑氧化法、催化濕式氧化法等。華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院提到（華中科技大學(xué)學(xué)報22(2005，4)79~81）生化法對焦化廢水進(jìn)行處理，處理后水的酚、氰含量基本達(dá)標(biāo)，但生化處理后的廢水色度仍然很高，含有大量難降解有機物，其COD不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，在不改變主體生化法工藝的情況下，還需要對生化系統(tǒng)的外排水進(jìn)行深度處理。Fenton試劑是Fe2+和H2O2的組合（Chem. Soc．65(1894)899~9lo），在酸性（2.5~4.0）條件下Fe2+能有效地催化H2O2產(chǎn)生OH—，OH— 具有極強的氧化能力，它可將有機污染物在短時間內(nèi)氧化降解。由于Fe2+是溶解在溶液中的，F(xiàn)e2+難與反應(yīng)介質(zhì)分離回收，易流失和引起二次污染。催化濕式氧化法是八十年代國際上發(fā)展起來的一種處理高濃度難生物降解有機廢水的處理技術(shù)（U S 4699720,1987）。它是在反應(yīng)釜中，在催化劑作用下，于高溫高壓條件下用氧氣或空氣直接將污水中的有機物氧化成CO2、H2O等無害物，以達(dá)到凈化的目的。至今有多種過渡金屬氧化物被認(rèn)為對濕式氧化有催化活性，大連化學(xué)物理研究所的杜鴻章、房廉清等人在（水處理技術(shù)23(1997，2)83-87）提到的貴金屬系列催化劑的活性高、壽命長，是催化濕式氧化法較有效的催化劑，但由于該方法所用的催化劑價格昂貴，污水處理所用的設(shè)備成本高，使其應(yīng)用受到極大限制。 技術(shù)內(nèi)容： 主要解決的技術(shù)問題是：提出一種價格低廉，可回收的，在20~25℃條件下處理含酚污水簡便易行的催化劑。 活性炭載氧化鐵催化劑，其組分和含量為： 氧化鐵重量百分比含量為1.0~10.0％，活性炭重量百分比含量為90.0~99.0％。 活性炭載氧化鐵催化劑處理含酚廢水的方法： 取含酚廢水或焦化廢水100mL放入250mL錐型瓶中，加入制備好的氧化鐵重量百分比含量為1.0％的活性炭載氧化鐵催化劑1.5g，調(diào)節(jié)溶液pH=5．0，于20-25℃攪拌20~30min，過濾，濾液即為處理過的含酚廢水。用氧化鐵重量百分比含量為2.0％或5.0％的活性炭載氧化鐵催化劑處理含酚廢水，具有與氧化鐵重量百分比含量為1.0％的活性炭載氧化鐵催化劑同樣的效果。 與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點： 活性炭載氧化鐵催化劑制備方法簡便易行，價格低廉，可回收，在20~25℃條件下處理含酚污水簡便易行。活性炭載氧化鐵催化劑的制備是以三氯化鐵(FeCl3)和活性炭為原料，將鐵氧化物載到活性炭上，催化劑制備方法簡便、價格低廉、穩(wěn)定性好、易于回收、催化活性高。用該催化劑處理含酚廢水，可在pH=5.0的弱酸性條件下，在20~25℃的室溫條件下直接進(jìn)行，不需要加熱，大大地節(jié)約了能源，活性炭載氧化鐵催化劑可直接處理污水，不需要加H2O2或通O2，易于操作，反應(yīng)條件溫和，處理成本低廉，COD能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)(<150mg/L)，COD去除率高，可達(dá)到94％以上。

該技術(shù)利用催化燃燒和氣固換熱的原理，將通風(fēng)瓦斯催化燃燒并將其熱能進(jìn)行梯級利用，不僅對保障我國的能源安全以及環(huán)境保護(hù)起到不可忽視的作用，同時還能帶動我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，具有重大的戰(zhàn)略意義。該技術(shù)可以廣泛適用于包括煤礦通風(fēng)瓦斯，天然氣、沼氣、石油油層氣、高爐煤氣以及鋼鐵和石化生產(chǎn)中的可燃廢氣在內(nèi)的超低濃度可燃?xì)怏w，具有廣泛的實用性和廣闊的市場應(yīng)用前景。