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一種多級結(jié)構(gòu)工程的策略來實現(xiàn)協(xié)同優(yōu)化水分解催化劑的催化性能。通過兩步化學(xué)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(fù)合物 (圖1a, b)。研究發(fā)現(xiàn)，這類復(fù)合物催化劑具有與標(biāo)桿的金屬鉑（Pt）催化劑接近的氫氣析出反應(yīng)催化活性。并且首次發(fā)現(xiàn)Fe摻雜量對這類無機-納米碳復(fù)合物催化劑在不同pH電解質(zhì)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(xué)氧化/水解，這類復(fù)合物催化劑可以轉(zhuǎn)換為Fe摻雜的羥基氧化鈷/碳納米管的復(fù)合物并展現(xiàn)出非常優(yōu)異的氧氣析出催化性能。進一步，研究人員利用這類復(fù)合材料作為正負電極的催化劑構(gòu)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(xù)穩(wěn)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(jié)AA干電池來驅(qū)動分解水產(chǎn)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(yōu)良介質(zhì)，世界市場所需碳酸丙烯酯 200-300 萬噸。酯交換法生產(chǎn) 碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯達數(shù)十萬噸。而目前國內(nèi)生產(chǎn) 量在 1000-2000 噸，供不應(yīng)求，市場前景十分廣闊。隨著社會對綠色 環(huán)保的重視，許多工藝會被清潔、環(huán)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(chǎn)品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、 聚氨酯的不斷推廣應(yīng)用，其市場需求量還要不斷增加。本產(chǎn)品碳酸丙 烯酯是一種高效溶劑和優(yōu)良抽提劑，性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、純的溶劑對碳 鋼設(shè)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(yè)上可作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì)，在高分子工業(yè)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(yè)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(chǎn)碳酸 二甲酯的原料。 產(chǎn)品市場分析 僅用作高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì)，世界市場所需碳酸丙烯酯 200-300 萬噸。酯交換法生產(chǎn)碳酸二甲酯的所需配套原料：碳酸丙烯 酯達數(shù)十萬噸。而目前國內(nèi)生產(chǎn)量在 1000-2000 噸，供不應(yīng)求，市場 前景十分廣闊。隨著社會對綠色環(huán)保的重視，許多工藝會被清潔、環(huán) 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(chǎn)品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不斷推廣應(yīng)用，其市場需 求量還要不斷增加。現(xiàn)國內(nèi)市場價格為 7000-8000 元/噸。相關(guān)原料價 格：環(huán)氧丙烷 7500 元/噸和二氧化碳 300--700 元/噸。 現(xiàn)有技術(shù)情況 利用二氧化碳與環(huán)氧化物加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯早已實現(xiàn)了 工業(yè)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(xiàn)行工藝大多采用均相催化過程，存在著催化劑的回收、循環(huán)使 用上的困難；且產(chǎn)物必需經(jīng)過多步蒸餾等過程分離提純，既耗時、耗 能，又增加設(shè)備的投資。此外，為制得高質(zhì)量的產(chǎn)品和提高環(huán)氧化物 的轉(zhuǎn)化率，許多工藝還得使用揮發(fā)性的有機溶劑。這一反應(yīng)的非均相 催化過程尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，主要受非均相催化劑的活性和穩(wěn)定性（即 催化劑的使用壽命）所限。 所屬技術(shù)領(lǐng)域：一碳化學(xué)與化工及綠色催化技術(shù)，可再生資源的 化學(xué)轉(zhuǎn)化利用。選題依據(jù)：基于人們對資源和環(huán)境問題的關(guān)注及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 的社會需求，以消除污染、合理利用資源、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的 綠色化學(xué)已成為當(dāng)前化學(xué)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(xué)惰性，大量存在于 自然界中等特點，無溶劑殘留而且對環(huán)境友好等優(yōu)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(huán)境負荷。回收再利用 的二氧化碳主要用于生產(chǎn)基本化工原料及具有應(yīng)用價值的綠色化工 產(chǎn)品。目前，每年大約有 110 MT(百萬噸) 的二氧化碳用于化工產(chǎn)品 的合成，如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的應(yīng)用價值和廣闊 的市場前景。基于資源和環(huán)境因素考慮，二氧化碳的化學(xué)轉(zhuǎn)化與利用 吸引著越來越多研究者的興趣，具有很高的應(yīng)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(wěn)定性不好的問題，設(shè)計與篩選高活 性、高穩(wěn)定性固體催化劑，解決催化劑的回收使用問題和簡化產(chǎn)品的 分離、純化過程，以降低生產(chǎn)成本；用超臨界二氧化碳替代有機溶劑， 實現(xiàn)無有機溶劑、對環(huán)境友好的清潔工藝過程，即工藝過程的綠色化。 技術(shù)內(nèi)容 高活性、高穩(wěn)定性固體催化劑的篩選：側(cè)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(huán)氧化物與二氧化碳 反應(yīng)制備環(huán)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(shù)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(jié)構(gòu)，并評估了該材料在酸性介質(zhì)中的氧還原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理論計算結(jié)果證明含有高指數(shù)面的 Pt-skin表面對反應(yīng)中間體的吸附能優(yōu)化，有利于電催化反應(yīng)的進行。該工作首次將 Pt-skin和高指數(shù)面結(jié)合，在催化劑活性和穩(wěn)定性方面有了很大提升，為高性能電催化材料的設(shè)計和開發(fā)指出了新方向。

項目簡介對氨基苯酚（p-AminopHenol，簡稱PAP）是合成醫(yī)藥、農(nóng)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(nèi)外有關(guān)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(shè)備和工藝條件也不十分苛刻，對氨基苯酚收率較高，產(chǎn)品質(zhì)量較好，被普遍認為是未來發(fā)展的方向。而目前國內(nèi)之所以一直未能實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，主要存在以下問題：（1）催化劑與產(chǎn)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(yè)化生產(chǎn)中將催化劑從反應(yīng)后的混合物中分離出來極為困難。（2）生產(chǎn)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(chǎn)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(dǎo)致生產(chǎn)成本上升，市場競爭力下降。（3）以硫酸為反應(yīng)介質(zhì)，對設(shè)備材質(zhì)要求較高，同時副產(chǎn)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(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，開發(fā)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(chǎn)品分離上的困難，降低產(chǎn)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(zé)人：王延吉聯(lián)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(shù)為核心（替代試樣的加熱氧化預(yù)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(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法為基礎(chǔ)（良好銜接），能以2 min/樣的速度連續(xù)、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(huán)境水樣、工業(yè)循環(huán)冷卻水、油田注水、工業(yè)和生活污水等分析及教學(xué)和科研領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。該項目擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，目前已小批量生產(chǎn)。

直接利用史煥聰北美工作的成果(美國專利)，建立一套連續(xù)化的催化 CO2吸收-解吸裝置，利用調(diào)試優(yōu)化的化學(xué)試劑和催化填料塔，對整個氣-液吸收-解吸裝置進行熱-功優(yōu)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(shù)據(jù)可被過程控制系統(tǒng)全面監(jiān)控。采用最新的在線設(shè)備診斷、云數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)整體裝置全天候、強穩(wěn)定、簡維護、高敏捷的運行，最終形成具有市場競爭力的環(huán)境保護集成系統(tǒng)解決方案，方便大規(guī)模使用與產(chǎn)品推廣。利用整體脫硝，脫碳聯(lián)用技術(shù)，達到污染物 NOx，亞硝胺，CO2 的排放控制。實現(xiàn)政府節(jié)

汽油和柴油當(dāng)中所含的硫和氮的化合物，會在燃燒過程中產(chǎn)生污染環(huán)境的硫氧化物和氮氧化物。目前的環(huán)境法規(guī)對液體燃料中的硫和氮的含量要求越來越低，因此，開發(fā)出適合于液體燃料脫硫、脫氮的催化劑是化工、環(huán)境領(lǐng)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(dāng)中的首選催化劑。本項目通過一種較為簡單的化學(xué)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(chǎn)氫器件構(gòu)筑的基礎(chǔ)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(huán)境中質(zhì)子和電子的傳輸與轉(zhuǎn)移，在有效規(guī)避分子基催化劑穩(wěn)定性差的同時，極大地提高了光催化產(chǎn)氫性能，為人工模擬光催化劑的設(shè)計和構(gòu)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(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)化為清潔的化學(xué)能，解決人類社會面臨的能源危機和環(huán)境污染問題的理想途徑。在早期，我校化學(xué)學(xué)院蘇成勇教授和石建英副教授研究團隊發(fā)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(chǎn)氫器件[Pd6(RuL3)8]28+(MOC-16)，在單一分子籠內(nèi)構(gòu)筑出多個相互獨立的能量傳遞和電子轉(zhuǎn)移通道，獲得了高達380 μmol h-1的初始產(chǎn)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(chǎn)氫性能，但光照條件下的穩(wěn)定性仍然是制約其進一步應(yīng)用的決定因素。       最近，我校化學(xué)學(xué)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(xiàn)了Au25(SG)18納米簇在金屬有機ZIF-8主體框架內(nèi)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(nèi)，進一步將ZIF-8轉(zhuǎn)化為Znx(MeIm)x(CO3)x (CZIF)，獲得了MOC-16@CZIF催化劑。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心及化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)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(zhǔn)的氧化刻蝕，調(diào)控鈀鉑合金的形貌和組分，設(shè)計并構(gòu)筑出了超立方體框架結(jié)構(gòu)催化劑，其在氫氧燃料電池陰極反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性。研究成果以 “Pd-Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction”為題發(fā)表在《美國化學(xué)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(fā)，將鈀鉑均勻合金立方體進行氧化刻蝕，通過精準(zhǔn)調(diào)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(jié)構(gòu)（圖 1）。此外，通過調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)。在氫氧燃料電池陰極催化測試中，立方框架結(jié)構(gòu)、超立方體結(jié)構(gòu)和八足體結(jié)構(gòu)的單位質(zhì)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(jié)構(gòu)催化劑還表現(xiàn)出了最高的本征活性（2.09 安培每平方厘米）和優(yōu)異的性能穩(wěn)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(yōu)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(shè)計理念為今后相關(guān)電催化劑的設(shè)計提供了新的思路。

 該技術(shù)開發(fā)了稀土摻入的過渡金屬復(fù)合氧化物脫硝催化劑新體系，無毒、無二次污染，可替代現(xiàn)有商用有毒的釩鈦體系，取得了脫硝催化劑的自主知識產(chǎn)權(quán)；研發(fā)了具有助催化功能的支撐體及支撐體與催化活性組分高強結(jié)合的制備新技術(shù)，實現(xiàn)了脫硝催化劑原料國產(chǎn)化，大幅降低了催化劑的生產(chǎn)成本；在國華太倉電廠脫硝旁路系統(tǒng)進行了工況測試，在江蘇華爾潤集團有限公司建立了煙氣處理量為1～2萬Nm3/h的首個玻璃行業(yè)工業(yè)應(yīng)用脫硝裝置。測試和示范應(yīng)用結(jié)果表明：新型脫硝催化劑效率高，活性溫度窗口寬，機械強度高，耐水洗，失活后可再生，廢棄的催化劑可資源化利用。研發(fā)出的稀土基脫硝催化新體系，具有無毒、高效；適溫度范圍寬；抗中毒能力強；壽命長，失活后可再生，降低運行成本50%，廢棄的催化劑無二次污染，并可資源化利用等特點。  該項目受到國家科技部、發(fā)改委、環(huán)保部高度重視和大力支持，先后獲得國家及部省級10項項目的資助。