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一種多級結構工程的策略來實現協同優化水分解催化劑的催化性能。通過兩步化學合成途徑，研究人員制備出了鐵(Fe)摻雜的磷化鈷(CoP)納米片與碳納米管的復合物 (圖1a, b)。研究發現，這類復合物催化劑具有與標桿的金屬鉑（Pt）催化劑接近的氫氣析出反應催化活性。并且首次發現Fe摻雜量對這類無機-納米碳復合物催化劑在不同pH電解質中的催化氫氣析出性能有明顯的影響。另一方面，通過原位的電化學氧化/水解，這類復合物催化劑可以轉換為Fe摻雜的羥基氧化鈷/碳納米管的復合物并展現出非常優異的氧氣析出催化性能。進一步，研究人員利用這類復合材料作為正負電極的催化劑構筑了一個簡易的堿性水分解電解池，并證明了這種電解池可以在1.5 V的電壓下以10 mA cm -2 的電流密度持續穩定的進行水分解，該性能是目前水分解電催化劑的最好性能之一。該電解池也可以由單節AA干電池來驅動分解水產生氫氣和氧氣 

項目簡介： 碳酸丙烯酯高能電池電解液．高效溶劑僅用作高能電池及電容器 的優良介質，世界市場所需碳酸丙烯酯 200-300 萬噸。酯交換法生產 碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯達數十萬噸。而目前國內生產 量在 1000-2000 噸，供不應求，市場前景十分廣闊。隨著社會對綠色 環保的重視，許多工藝會被清潔、環境友好工藝所代替，必然進一步 加大碳酸丙烯酯的市場需求。因其下游產品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、 聚氨酯的不斷推廣應用，其市場需求量還要不斷增加。本產品碳酸丙 烯酯是一種高效溶劑和優良抽提劑，性質穩定、無毒、純的溶劑對碳 鋼設備沒有腐蝕，它對高分子化合物具有良好的溶解能力。目前最受 人重視的是用來脫除天然氣、石油裂解氣、油田氣、合成氨變換氣中 的二氧化碳和硫化氫，效果顯著。在電子工業上可作高能電池及電容器的優良介質，在高分子工業上可作聚合物的溶劑和增塑劑等。也可 以作油性溶劑以及烯烴和芳烴的萃取劑。在紡織工業上可用作合成纖 維的助劑和固定劑、紡絲溶劑或水溶劑染料顏料分散劑；此外，它還 是一種用途極其廣泛的有機合成原料和中間體，如酯交換法生產碳酸 二甲酯的原料。 產品市場分析 僅用作高能電池及電容器的優良介質，世界市場所需碳酸丙烯酯 200-300 萬噸。酯交換法生產碳酸二甲酯的所需配套原料：碳酸丙烯 酯達數十萬噸。而目前國內生產量在 1000-2000 噸，供不應求，市場 前景十分廣闊。隨著社會對綠色環保的重視，許多工藝會被清潔、環 境友好工藝所代替，必然進一步加大碳酸丙烯酯的市場需求。因其下 游產品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不斷推廣應用，其市場需 求量還要不斷增加。現國內市場價格為 7000-8000 元/噸。相關原料價 格：環氧丙烷 7500 元/噸和二氧化碳 300--700 元/噸。 現有技術情況 利用二氧化碳與環氧化物加成反應合成環狀碳酸酯早已實現了 工業化，目前的研究主要集中在尋找高效均相催化劑以及非均相催化 劑。現行工藝大多采用均相催化過程，存在著催化劑的回收、循環使 用上的困難；且產物必需經過多步蒸餾等過程分離提純，既耗時、耗 能，又增加設備的投資。此外，為制得高質量的產品和提高環氧化物 的轉化率，許多工藝還得使用揮發性的有機溶劑。這一反應的非均相 催化過程尚未實現產業化，主要受非均相催化劑的活性和穩定性（即 催化劑的使用壽命）所限。 所屬技術領域：一碳化學與化工及綠色催化技術，可再生資源的 化學轉化利用。選題依據：基于人們對資源和環境問題的關注及實現可持續發展 的社會需求，以消除污染、合理利用資源、實現可持續發展為目標的 綠色化學已成為當前化學研究的熱點和前沿。二氧化碳作為一種典型 的可再生資源，具有無毒、無腐蝕性、阻燃、化學惰性，大量存在于 自然界中等特點，無溶劑殘留而且對環境友好等優點；同時它也是一 種溫室氣體，對它的資源化利用，還可以減輕環境負荷。回收再利用 的二氧化碳主要用于生產基本化工原料及具有應用價值的綠色化工 產品。目前，每年大約有 110 MT(百萬噸) 的二氧化碳用于化工產品 的合成，如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的應用價值和廣闊 的市場前景。基于資源和環境因素考慮，二氧化碳的化學轉化與利用 吸引著越來越多研究者的興趣，具有很高的應用價值和理論研究意義。 本工藝的目的 針對固體催化劑活性不高、穩定性不好的問題，設計與篩選高活 性、高穩定性固體催化劑，解決催化劑的回收使用問題和簡化產品的 分離、純化過程，以降低生產成本；用超臨界二氧化碳替代有機溶劑， 實現無有機溶劑、對環境友好的清潔工藝過程，即工藝過程的綠色化。 技術內容 高活性、高穩定性固體催化劑的篩選：側鏈帶有銨鹽、胺基等功 能基團的聚苯乙烯樹脂能高效、高選擇性地催化環氧化物與二氧化碳 反應制備環狀碳酸酯。 催化劑的種類：苯乙烯系極性大孔吸附樹脂、強堿性苯乙烯系陰 離子交換樹脂、大孔弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂、大孔苯乙烯系 螯合性樹脂、大孔弱酸丙烯酸系陽離子交換樹脂、大孔強酸丙烯酸系 陽離子交換樹脂。 上述高活性固體催化劑的回收、再利用。

電池高性能低鉑電催化劑研究首先合成含有高指數面的Pt3Fe 多級納米線，再通過煅燒得到含有兩個原子層厚的 Pt-skin結構，并評估了該材料在酸性介質中的氧還原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理論計算結果證明含有高指數面的 Pt-skin表面對反應中間體的吸附能優化，有利于電催化反應的進行。該工作首次將 Pt-skin和高指數面結合，在催化劑活性和穩定性方面有了很大提升，為高性能電催化材料的設計和開發指出了新方向。

項目簡介對氨基苯酚（p-AminopHenol，簡稱PAP）是合成醫藥、農藥及染料等的重要中間體，并可用作橡膠防老劑。是世界十大藥品之一撲熱息痛及子午線輪胎防老劑的主要原料。國內外有關對氨基酚合成研究的報道很多，主要有：對硝基苯酚鐵粉還原法、硝基苯催化氫化法和硝基苯電解還原法等。其中硝基苯催化加氫還原法工藝流程短，能耗低，污染小，設備和工藝條件也不十分苛刻，對氨基苯酚收率較高，產品質量較好，被普遍認為是未來發展的方向。而目前國內之所以一直未能實現大規模的工業化生產，主要存在以下問題：（1）催化劑與產品分離困難。目前，該工藝所采用催化劑為Pt/C，所用載體為粉末狀活性炭。該催化劑不僅粒度小，而且比重較小，在工業化生產中將催化劑從反應后的混合物中分離出來極為困難。（2）生產成本高。由于該工藝采用貴金屬Pt為催化劑，因此催化劑的回收及套用將直接決定著生產成本。Pt/C催化劑在回收過程中損失較為嚴重，而且失活催化劑的再生也較為困難，導致生產成本上升，市場競爭力下降。（3）以硫酸為反應介質，對設備材質要求較高，同時副產大量的稀硫酸銨溶液，必須進行綜合利用。針對目前該工藝存在的上述問題，本項目研究的重點是在現有工藝的基礎上，開發Pt/SiO2催化劑，利用SiO2比重大，易于分離的特點，解決催化劑與產品分離上的困難，降低產品成本。以Pt/SiO2為催化劑，PAP收率可達到85％。二、市場前景幾年來，全世界對氨基苯酚的消費量已超過12萬t/a；目前，我國需求量也已超過3萬t/a，并以10%/a的速度增長，因此對氨基苯酚具有廣闊的市場。三、合作方式  尋求中試放大合作。項目負責人：王延吉聯系電話： 022-60204867

南京市“321”人才計劃重點支持項目。以光催化高效降解技術為核心（替代試樣的加熱氧化預處理），以流動注射進樣及分光光度檢測為特點（替代手工操作），以現行國家標準分析方法為基礎（良好銜接），能以2 min/樣的速度連續、全自動地檢測水中的總磷和總氮。每樣的試劑消耗不超過2元。在環境水樣、工業循環冷卻水、油田注水、工業和生活污水等分析及教學和科研領域具有廣泛的應用前景。該項目擁有自主知識產權，目前已小批量生產。

直接利用史煥聰北美工作的成果(美國專利)，建立一套連續化的催化 CO2吸收-解吸裝置，利用調試優化的化學試劑和催化填料塔，對整個氣-液吸收-解吸裝置進行熱-功優化。進行低能耗低成本的 CO2 吸收，降低碳排放。整體裝置運行數據可被過程控制系統全面監控。采用最新的在線設備診斷、云數據分析技術，實現整體裝置全天候、強穩定、簡維護、高敏捷的運行，最終形成具有市場競爭力的環境保護集成系統解決方案，方便大規模使用與產品推廣。利用整體脫硝，脫碳聯用技術，達到污染物 NOx，亞硝胺，CO2 的排放控制。實現政府節

汽油和柴油當中所含的硫和氮的化合物，會在燃燒過程中產生污染環境的硫氧化物和氮氧化物。目前的環境法規對液體燃料中的硫和氮的含量要求越來越低，因此，開發出適合于液體燃料脫硫、脫氮的催化劑是化工、環境領域的一個重要課題。而磁性金屬磷化物，例如磷化鎳，則是加氫脫硫( HDS) 和加氫脫氮( HDN)過程當中的首選催化劑。本項目通過一種較為簡單的化學液相方法來制備磁性金屬磷化物納米晶體材料（包括磷化鎳、磷化鐵、磷化鈷，以及它們的合金磷化物，與通常的制備方法相比，不需要用氫氣

在利用太陽能分解水制取氫氣的催化劑研究上取得新進展。該研究工作借鑒自然界光合作用，在多個光敏中心多個催化中心產氫器件構筑的基礎上，進一步將其植入到金屬有機框架材料中，模擬自然界酶催化環境中質子和電子的傳輸與轉移，在有效規避分子基催化劑穩定性差的同時，極大地提高了光催化產氫性能，為人工模擬光催化劑的設計和構筑提供了新的思路。? 人工模擬光合作用，利用太陽能在催化劑作用下分解水制取氫氣，是實現將太陽能轉化為清潔的化學能，解決人類社會面臨的能源危機和環境污染問題的理想途徑。在早期，我校化學學院蘇成勇教授和石建英副教授研究團隊發展了空間上相互獨立、功能上相互等價，集合8個光敏金屬有機釕中心和6個催化Pd2+中心于一體的金屬-有機分子籠產氫器件[Pd6(RuL3)8]28+(MOC-16)，在單一分子籠內構筑出多個相互獨立的能量傳遞和電子轉移通道，獲得了高達380 μmol h-1的初始產氫速率和635的TON(48h) [Nature Communications, 2016, 7: 13169]。雖然金屬有機分子籠提高了分子基催化劑的產氫性能，但光照條件下的穩定性仍然是制約其進一步應用的決定因素。       最近，我校化學學院蘇成勇教授和石建英副教授研究團隊又基于配位組裝策略實現了Au25(SG)18納米簇在金屬有機ZIF-8主體框架內部和外表面的可控組裝[Advanced Materials, 2018, 30,1704576]。采用相似策略，他們將MOC-16植入到ZIF-8主體內，進一步將ZIF-8轉化為Znx(MeIm)x(CO3)x (CZIF)，獲得了MOC-16@CZIF催化劑。

中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心及化學與材料科學學院的曾杰教授團隊和國家同步輻射實驗室鮑駿教授團隊合作，通過精準的氧化刻蝕，調控鈀鉑合金的形貌和組分，設計并構筑出了超立方體框架結構催化劑，其在氫氧燃料電池陰極反應中表現出高活性和高穩定性。研究成果以 “Pd-Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction”為題發表在《美國化學會志》上（J. Am. Chem.Soc. 2021,doi.org/10.1021/jacs.0c12282）。該研究團隊受三維立方體向四維超立方體演變的啟發，將鈀鉑均勻合金立方體進行氧化刻蝕，通過精準調控鈀原子的去除和余下鈀原子與鉑原子的重排，得到鈀鉑合金超立方體框架結構（圖 1）。此外，通過調節初始立方體中鈀、鉑兩種元素的比例，還可以得到八足體和立方框架結構。在氫氧燃料電池陰極催化測試中，立方框架結構、超立方體結構和八足體結構的單位質量活性分別達到了商用鉑碳催化劑的 4.1 倍，11.6 倍和 8.3 倍。此外，超立方體結構催化劑還表現出了最高的本征活性（2.09 安培每平方厘米）和優異的性能穩定性。密度泛函理論計算表明超立方體表面晶面的氧吸附能最接近于理論最優值，這一趨勢與實際測試的氧還原活性順序相一致。這種新的超立方體框架催化劑設計理念為今后相關電催化劑的設計提供了新的思路。

成果介紹針對我國生態文明建設的政策需要，針對“重化圍江”和污水排放劇增、處理難度加大、處理成本激增的現狀與日漸迫切的環保需求之間的矛盾。東南大學納米低維凈化材料創新團隊，在傳統芬頓氧化水處理技術的基礎上，充分發揮其反應速度快、降解效率高的特點，解決了其產生污泥二次污染、工序復雜、成本高的缺點，首創NSFO（無泥芬頓催化氧化耦合）技術。NSFO技術是離子交換樹脂、膜分離技術、厭氧-好氧生化池的互補技術，可應用于化工園區以及農藥醫藥行業，高含鹽、高毒性、高COD、低B/C比等難降解廢水的處理。技術特征：進水COD范圍1000-20000mg/L，原水不需稀釋，非接觸式全封閉深度處理。技術創新點及參數1.采用納米低維水處理催化劑，構筑組合新工藝增強氧化效能。2.在真空紫外光以及負載的金屬離子協同激發下，催化雙氧水產生超氧負離子和羥基自由基，進而促進高毒性、高濃度廢水的無害化處理。3.大幅提升處理效果的基礎上避免了污泥二次污染的產生。4.大幅簡化處理流程，原水不需稀釋，不需預調酸堿；大幅度削減廢水量，降低處理負荷。NSFO技術易于與自主開發的模塊化工裝設備相結合，充分發揮裝備化優勢，實現源頭處理、分質分流；免除土建施工，降低成本。市場前景NSFO 技術，是普適性和平臺型的核心反應技術，即能作為改善水質可生化性的預處理工藝，也可以廣泛應用于水務、印染、煤化工、石油化工、垃圾滲濾液等難降解工業廢水處理領域。該核心技術申請發明專利20余項，在處理高危廢水方面具有普適性，可以推廣到多領域的高COD、高含鹽、高毒性難降解廢水處理，在國內外均有廣闊的軍民兩用市場。目前正在開拓適用于民用航天市場以及石化醫藥化工市場的大規模處理裝置，預計軍用、民用市場容量高達5000萬/年。