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氮化碳光催化研究成果
項(xiàng)目成果/簡介:福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院/能源與環(huán)境光催化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的研究論文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在國際頂級(jí)刊物《Nature Catalysis》在線發(fā)表。 氫氣由于其能量密度高，燃燒后生成水清潔無污染，是未來能源的理想載體。太陽能光催化分解水制氫氣被認(rèn)為是獲取氫能源的理想途徑之一。開發(fā)高效廉價(jià)的光催化劑是光解水技術(shù)的核心。近年來，氮化碳光催化劑由于其制備工藝簡單，價(jià)格低廉，無毒無污染等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。 該工作以具有高結(jié)晶度的氮化碳光催化劑polytriazine imides（PTI）單晶為模型，研究了其在光催化全解水反應(yīng)中的活性面。光催化全解水實(shí)驗(yàn)表明，PTI的性能與其{10-10}/{0001}晶面的面積比呈近似線性關(guān)系，進(jìn)一步證實(shí)了{(lán)10-10}晶面是光催化反應(yīng)的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化劑在全解水中的產(chǎn)氫與產(chǎn)氧速率分別達(dá)到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ單色光照下的量子效率達(dá)到了８％，高于之前報(bào)道的結(jié)果。該論文從分子尺度上研究了氮化碳光催化劑的反應(yīng)活性面，為高性能氮化碳光催化劑的發(fā)展提供了重要的研究基礎(chǔ)。
福州大學(xué)
2021-04-10
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仿生高性能鉑催化劑
本項(xiàng)目通過使用仿生概念，制備出一種新型的具有籠狀結(jié)構(gòu)的鉑催化劑。在該催化劑中，金屬鉑被包覆在有機(jī)物籠內(nèi)，反應(yīng)物可以自由進(jìn)出籠內(nèi)外，在鉑的催化作用下合成有機(jī)硅化合物，金屬鉑被困于籠內(nèi)，可以有效地阻止團(tuán)聚而失去活性，從而可以反復(fù)發(fā)揮其催化作用，使其同時(shí)具備高活性和高穩(wěn)定性。該新型催化劑在全世界第一次實(shí)現(xiàn)了鉑催化劑在多次循環(huán)使用后，依然保持其極高的催化活性。 有機(jī)硅產(chǎn)品的制備過程中，硅氫加成反應(yīng)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，目前該反應(yīng)主要使用卡斯特催化劑進(jìn)行催化，若替換為本項(xiàng)目所研發(fā)出的新型催化劑，催化效率將實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)的提高。對于三烷氧基硅烷同己烯制備己烷偶聯(lián)劑這一最常見的氫硅化反應(yīng)，如使用本項(xiàng)目所制備出的新型催化劑，其催化效率較卡斯特催化劑能夠提高1000倍以上。 該技術(shù)在國際上首次提出，目前已經(jīng)在國際頂級(jí)期刊《SCIENCE》上投稿并獲得了審稿人的好評，審稿人認(rèn)為該項(xiàng)目研究工作將很快在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用。同時(shí)，該項(xiàng)目正在開展進(jìn)行相關(guān)專利申請工作。
北京航空航天大學(xué)
2021-04-10
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PVC低汞催化劑技術(shù)
南開大學(xué)李偉課題組與宜賓天原集團(tuán)股份有限公司、湖南新晃新中化工有限責(zé)任公司合作所開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型低汞觸媒各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合低汞觸媒行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HG/T4192-2011 要求，工業(yè)運(yùn)行情況穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)化率、選擇性及使用壽命上具有優(yōu)勢，且其制備方法創(chuàng)新，制備工藝簡單，綠色環(huán)保，已通過中國石化聯(lián)合會(huì)組織的技術(shù)鑒定，具備向行業(yè)內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)大推廣優(yōu)勢，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。
南開大學(xué)
2021-02-01
氮化碳光催化研究成果
福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院/能源與環(huán)境光催化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的研究論文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在國際頂級(jí)刊物《Nature Catalysis》在線發(fā)表。 氫氣由于其能量密度高，燃燒后生成水清潔無污染，是未來能源的理想載體。太陽能光催化分解水制氫氣被認(rèn)為是獲取氫能源的理想途徑之一。開發(fā)高效廉價(jià)的光催化劑是光解水技術(shù)的核心。近年來，氮化碳光催化劑由于其制備工藝簡單，價(jià)格低廉，無毒無污染等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。 該工作以具有高結(jié)晶度的氮化碳光催化劑polytriazine imides（PTI）單晶為模型，研究了其在光催化全解水反應(yīng)中的活性面。光催化全解水實(shí)驗(yàn)表明，PTI的性能與其{10-10}/{0001}晶面的面積比呈近似線性關(guān)系，進(jìn)一步證實(shí)了{(lán)10-10}晶面是光催化反應(yīng)的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化劑在全解水中的產(chǎn)氫與產(chǎn)氧速率分別達(dá)到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ單色光照下的量子效率達(dá)到了８％，高于之前報(bào)道的結(jié)果。該論文從分子尺度上研究了氮化碳光催化劑的反應(yīng)活性面，為高性能氮化碳光催化劑的發(fā)展提供了重要的研究基礎(chǔ)。
福州大學(xué)
2021-02-01
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連續(xù)式光催化反應(yīng)裝置
哈爾濱工程大學(xué)
2021-04-10
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高效納米催化劑的研制
(1)以表面活性劑-高分子復(fù)合體系在溶液中形成的軟物質(zhì)團(tuán)簇為模板，采用普通市售白熾燈為輻射源，在溫和條件制備納米鈀催化劑，已獲發(fā)明專利授權(quán)（授權(quán)號(hào)：ZL 201210262888.7）。(2)以表面活性劑為模板，采用普通市售白熾燈為輻射源，在溫和條件下獲得有良好光學(xué)性質(zhì)的鈀納米薄片材料。該制備方法條件溫和，制備得到的鈀納米薄片材料，發(fā)現(xiàn)在 340nm 附近出現(xiàn)等離子共振吸收峰，發(fā)明專利授權(quán)（專利號(hào)：ZL 201210210613.9）。(3)以六角相溶致液晶為軟模版，分別在避光和可見光的條件下獲得納米 Pd電催化劑，適合用于作電催化劑。此項(xiàng)工作生產(chǎn)周期短，產(chǎn)物均勻性好，易于規(guī)模化生產(chǎn)。發(fā)明專利授權(quán)號(hào)：ZL 201210387737.4。(4)以表面活性劑-高分子復(fù)合體系為軟模板，利用乙醇為還原劑，采用簡易加熱方式，首次合成了多面體納米鈀材料。發(fā)明專利授權(quán)號(hào):ZL 201210403633.8。(5)采用超聲波輻射技術(shù)，以表面活性劑-高分子復(fù)合體系構(gòu)筑為軟模板，獲得一種具有菊花狀納米鈀聚集體材料。
安徽理工大學(xué)
2021-04-13
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生物催化生產(chǎn)半胱氨酸
L-半胱氨酸（L-CySH）是組成蛋白質(zhì)的20多種氨基酸中唯一具有還原性基團(tuán)巰基的氨基酸，為谷胱甘肽的組成成分之一。由于其分子中含有活性的巰基，具有許多重要的生理功能：可以增強(qiáng)肝功能，用于治療肝炎、肝硬化與肝昏迷等癥狀；可以作為解毒劑，解除苯、萘等有毒芳香物質(zhì)及藥物中毒；可用于治療因原子能輻射、X射線以及其它短光波所引起的放射性障礙和各種白血球減少癥；有抗過敏與消除過敏癥的作用；可用于蛋白質(zhì)氨基酸制劑，解毒鎮(zhèn)痛劑、疲勞恢復(fù)劑、潰瘍治療劑，L-半胱氨酸還是特效的化痰劑；可促進(jìn)毛發(fā)生長和防止食品氧化等。因此L-半胱氨酸已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品以及飼料工業(yè)。此外由L-半胱氨酸可以得到多種衍生物，有鎮(zhèn)痛、消炎、退燒、止痛以及抑制細(xì)菌和腫瘤生長的作用，目前也在得到不斷的開發(fā)和應(yīng)用。國內(nèi)目前L-半胱氨酸的生產(chǎn)主要依靠人或動(dòng)物的毛發(fā)經(jīng)酸水解或堿水解提取L-半胱氨酸后，再經(jīng)過電解還原制得L-半胱氨酸。該方法收率低，能耗高，水解過程產(chǎn)生大量刺激性氣體，廢酸處理困難，對環(huán)境污染嚴(yán)重。隨著L-半胱氨酸生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，微生物轉(zhuǎn)化法制生產(chǎn)L-半胱氨酸逐漸取代了毛發(fā)水解制備L-半胱氨酸。微生物轉(zhuǎn)化法制備工藝以其反應(yīng)條件溫和、專一性強(qiáng)、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而日益受到重視。本課題組利用自行篩選的高效菌株，通過高密度培養(yǎng)獲得大量菌體，可以將底物D,L-2-氨基-Δ2-噻唑啉-4-羧酸（D,L-ATC）轉(zhuǎn)化為L-半胱氨酸，濃度為5.8g /L，轉(zhuǎn)化率92%，半胱氨酸得率78%。
華東理工大學(xué)
2021-04-13
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非均相芬頓催化劑
本課題首先對常規(guī)的芬頓技術(shù)進(jìn)行了探討分析，研究合成所要的非均相芬頓催化劑。采用St?ber法制備Fe3O4@ SiO2復(fù)合粒子，復(fù)合合成膨潤土/Fe3O4/Fe0催化劑，對催化劑的制備因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探討，分析得到催化性能最優(yōu)的合成條件，結(jié)合對兩種催化劑進(jìn)行表征分析，得到合成的最佳催化劑。其次，使用備Fe3O4@ SiO2復(fù)合粒子做為催化劑處理亞甲基藍(lán)模擬廢水，使用膨潤土/Fe3O4/Fe0復(fù)合催化劑處理高效氟氯氰菊酯模擬廢水，分別對其處理的廢水的pH值、H2O2用量
南京工業(yè)大學(xué)
2021-01-12
非晶態(tài)合金加氫催化劑
非晶態(tài)合金是一類原子排列具有長程無序短程有序特點(diǎn)的材料，其具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，已成為一種技術(shù)潛力很大的新型材料。非晶態(tài)合金作為催化劑的研究自二十世紀(jì)八十年代以來一直是催化學(xué)科研究的熱點(diǎn)問題之一，大量研究成果見諸于報(bào)道，但由于種種原因，其工業(yè)化進(jìn)程一直比較緩慢；南開大學(xué)開發(fā)出了粉末誘導(dǎo)化學(xué)鍍法制備負(fù)載型非晶態(tài)合金催化劑的新方法，進(jìn)而成功實(shí)現(xiàn)了催化劑生產(chǎn)的工業(yè)化，并在多個(gè)加氫領(lǐng)域中得到應(yīng)用及試用。如，葡萄糖類加氫，硝基苯類加氫，烯烴，炔烴類加氫，肟基類加氫，腈類加氫等等。與常規(guī)的加氫催化劑
南開大學(xué)
2021-04-14
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新型高熵合金催化劑
新型高熵合金催化劑可以直接代替原有的貴金屬催化體系，大大減少催化劑價(jià)格及成本，可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)化工催化及新能源電催化領(lǐng)域。
一、項(xiàng)目分類
關(guān)鍵核心技術(shù)突破
二、成果簡介
90%的化工品生產(chǎn)需要高性能催化劑，清潔能源汽車及燃料電池的商業(yè)化也離不開高性能催化劑。然而，現(xiàn)有商用催化劑一般為貴金屬（價(jià)格昂貴）或簡單合金（性能及穩(wěn)定性差），無法實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的催化過程及清潔能源利用。
新型高熵合金催化劑可以直接代替原有的貴金屬催化體系，大大減少催化劑價(jià)格及成本，可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)化工催化及新能源電催化領(lǐng)域。
以化工催化中氨氣氧化制硝酸為例，工業(yè)界使用貴金屬PtPdRh催化劑網(wǎng)格，價(jià)格高昂，并且反應(yīng)溫度為900℃。使用納米分散的高熵合金催化劑（PtPdRhCoCe）,整體貴金屬用量減小90%以上，且反應(yīng)溫度降低200℃，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)異及高度穩(wěn)定。
因此，通過針對不同反應(yīng)進(jìn)行高熵合金催化劑的開發(fā)，有望代替貴金屬催化劑，大大提升反應(yīng)活性及能源效率及產(chǎn)品產(chǎn)出率等。
華中科技大學(xué)
2022-07-26