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氧化
诱发的非晶合金
纳米
管超弹性研究获进展
为剖析非晶合金纳米管超弹性的结构起源,该团队综合利用三维原子探针技术(3D-APT)、电子能量损失谱(EELS)、X射线光电子能谱(XPS)、导电原子力显微分析技术,解析了Zr基非晶合金纳米管及纳米片中氧的形态和分布。
中国科学院物理研究所
2024-01-08
CuFe2O4复合材料催化
氧化
有机污染
物
的性能与机理
一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 冯畴境 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043101 李暄 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043116 罗雨欣 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043111 黄品杰 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043110 张一丹 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043105 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 周家斌 化学化工学院 教授 环境材料与污染控制 刘丹 化学化工学院 讲师 环境材料与污染控制 四、项目简介 工业生产当中产生大量的有机废水需要净化处理,对此问题,本课题准备采用光催化耦合基于硫酸根自由基的快速降解水中有机污染物。制备出磁性好、易回收且具有良好催化性能的Z型CuFe2O4/MnO2复合材料来活化PMS。PMS在复合催化材料表面会迅速反应生成硫酸根和羟基的自由基,同时在光照下实现电子空穴的有效分离。通过光催化和高级氧化产生的强氧化性的活性物种会争夺有机物的最外层电子来实现对有机废水的高效降解。 因为CuFe2O4具有磁性好、易回收、可重复使用、低毒、化学性质稳定、可见光催化活性等优点,可减少二次污染,且能够高效的活化PMS,此外,PMS可作为电子受体快速转移和消耗光生电子,实现电子和空穴的有效分离,提高其光催化活性。同时,通过掺杂MnO2颗粒进一步提高CuFe2O4催化剂比表面积,在反应体系中能够进一步活化PMS产生氧化自由基,从而有效地降解有机物。
西南石油大学
2023-07-20
光镊悬浮单
颗粒
测量技术
气溶胶是大气中固态、半固态与液态颗粒的总称,粒径可从几纳米到数百微米,组成涵盖有机物、无机物、生物分子与生物体等多种组分,且具有扩散性强、折光性好等特点。气溶胶的物理化学性质与动态变化,对气候、空气污染、环境工程、军工制造、生物化学循环与人类生命健康具有重要意义。实现气溶胶物理化学性质与动态变化精细表征是气溶胶领域的前沿课题,要求建立悬浮单气溶胶的高端研究平台。基于气溶胶单颗粒悬浮技术的高端测量平台,深刻认识气溶胶表界面反应机制,准确判断气溶胶相变过程,时时跟踪气溶胶非平衡过程,精准测量有机气溶胶的饱和蒸气压,实现气溶胶理化性质广泛而准确的计量,构建气溶胶理化性质的标准测量方法,搭建自主化测量平台,是国家高端仪器研发与国产化亟待解决的前沿课题。 当前气溶胶的表征方法均处于单打独斗的测量状态,无法对单气溶胶进行多性质、多维度、长时间的观测,存在较大局限。2018年荣获诺贝尔奖的光镊技术,作为最前沿的量子计量技术,可以对悬浮单液滴进行长时间精准测量。通过同时测量液滴受激拉曼信号与模态,实现粒径、折射率的绝对测量,进而得到饱和蒸气压等理化性质。同时测量液滴自发拉曼,还可以观测液滴的化学组成演变。 负责人通过在光镊技术近十几年的实践与应用,实现了高精度测量,粒径误差小于1nm,折射率误差小于0.0002,并且能够以天为单位,长时间稳定测量。本项目的目标是基于光镊技术的成长与积淀,建立气溶胶理化性质的标准测量装置与测量方法,优化当前原理样机的光学与工程设计,提升装置的稳定性,实现气溶胶光镊悬浮单颗粒测量技术的工程化与商业化。此外,作为拓展性目标,通过测试,采用国产元器件,推进高端仪器的国产化。 光镊测量装置具有广阔的市场前景。不仅为研究气溶胶的理化性质和环境影响提供了新手段,也可以为发动机研发,生物化学战剂效果提供新启示,还可用于检测和分析环境、药物、食品等液体样品中的微粒物质,为相关行业提供质量控制提供新标准。根据国际权威机构的预测,全球气溶胶监测市场年均增长率为8.2%。该方法具有明显的技术优势和应用潜力,可满足不同领域对气溶胶监测的需求。 本成果已在国内外多个知名期刊发表论文,并已开展相关专利布局,基于拉曼与细颗粒物测量已拥有国家专利2项。另有3项国家专利的申请正在准备中。本成果的升级与完善已得到国家自然基金委国家重大科研仪器研制项目资助,并已与多个科研机构和企业建立合作关系,取得了良好的效果和反馈。
北京理工大学
2023-07-17
高效高灵活性超临界二
氧化
碳发电技术
超临界二氧化碳动力循环(简称sCO2循环),采用超临界CO2为工作介质实现热功转换,具有三个优势:①CO2化学性质稳定,高温下与金属材料反应弱,为进一步提高主蒸汽参数奠定了基础。②当主蒸汽温度超过550℃ 时,sCO2循环效率高于水蒸汽朗肯循环。③sCO2循环整个系统高压运行,系统紧凑。在燃煤发电、核能、太阳能、余热利用等领域具备应用前景。 2017年以来,华北电力大学徐进良教授团队在国家重点研发计划项目、国家自然科学基金委重点基金、国家能源集团重大项目的支持下,对sCO2燃煤发电系统的热力循环构建、超临界CO2传热特性、sCO2锅炉及透平等关键部件概念设计等开展了研究,取得了重要进展。相关成果获得中国电力科学技术杰出贡献奖,基于相关成果获评全国高校黄大年式教师团队,接受科技日报专访:加上高温高压二氧化碳也能当发电“能手”,重点论文入选SDG7研究论文精选集,该文集是过去5年Elsevier能源类期刊针对联合国可持续发展目标的精选论文(中国约20篇),是能源领域发展的关键性研究资源。具体成果如下: 1、超临界二氧环塔燃煤发电循环构建关键技术 引入协同学,提出多级压缩sCO2循环,结合再热及间冷,构成sCO2循环提升效率的广义路径。是国家能源集团sCO2燃煤发电技术路线的基础。提出能量复叠利用原理解决循环与热源耦合面临的烟气热量全温区吸收难题,是国家重点研发计划项目中sCO2燃煤发电烟气余热吸收的关键技术。相关技术已授权美国专利1项,中国专利4项。 2、sCO2锅炉关键技术 围绕sCO2燃煤发电锅炉面临的关键难点问题,使用分流减阻、模块化设计锅炉解决压降惩罚效应,相关成果获得国内外广泛应用。提出受热面温度控制技术,形成锅炉锅侧与炉侧协同设计方法。获得燃煤sCO2循环及全生命周期特性,构建循环侧动态响应及尺度标度律,解决机组深度调峰关键问题,从效率、经济性、动态特性等方面全面论证了sCO2燃煤发电优势。相关技术已授权中国专利3项。 3、sCO2传热及换热器关键技术 提出类沸腾理论,建立高温高压实验台,具备取得数据的能力,能够对sCO2循环关键受热面的流动阻力、传热系数进行精确预测,关联式精度明显改善,并在此基础上提出了sCO2水冷壁设计,对超临界应用技术开发具有广义指导意义。相关成果被国家能源集团新能源研究院、西安热工院等相关研究机构广泛引用,推动了我国sCO2燃煤发电技术的发展。同时具备回热器的设计能力,形成了sCO2多台回热器传并联网络设计技术。 4、太阳能光热发电与低品位能源利用技术 科研团队对中高温超临界二氧化碳太阳能发电的系统设计具有丰富经验,同时在中低温太阳能与余热利用领域深耕多年。自主研发了有机朗肯循环ORC发电系统,实现了专利向企业转让,推动了ORC在余热利用、制氢、海水淡化等领域的工程应用,对系统热力学优化及工质筛选、多目标参数优化及全生命周期评价、膨胀机中多相流理论及实验等方面具有深厚基础。相关技术已授权中国专利10项。 超高参数CO2流动传热实验平台(包括主循环回路系统、冷却水循环系统、工质充液回收系统以及数据采集系统,最大运行压力和温度分别为25MPa和500oC,实现全周均匀加热和半周非均匀加热,获得了丰富的实验数据,弥补了超高参数传热数据的不足,为发展新的超临界传热理论提供数据支撑,为锅炉设计提供第一手数据资料。) 1000MW级sCO2燃煤发电系统图(采用了以下创新性成果:锅炉模块化设计,消除了压降惩罚效应;引入协同学原理,构建了三压缩循环;能量复叠利用原理,实现烟气热量全温区吸收。在透平入口参数为630℃/35 MPa条件下,发电效率达到51%,比现有超超临界水蒸气机组提高4个百分点。) 团队通过原始创新,在该领域具备较强的竞争力,能够独立承担该领域的项目。同时在本领域具有较强的影响力,与国内多家高校团队、科研院所、重点企业有实质合作。 创新点 1、提出了能量复叠利用原理及设备共享概念,解决了sCO2循环平台搭建关键难题。 2、发明了模块化二氧化碳锅炉,消除了由于大流量引起的压降惩罚效应,为sCO2锅炉的研发提供可行的技术路径; 3、提出了超临界类沸腾理论,建立了超高参数二氧化碳传热系统,为sCO2换热器设计制造提供支撑。 应用案例 本成果是国家重点研发计划项目:“超高参数高效二氧化碳燃煤发电基础理论与关键技术研究”的主要支撑,是国家自然科学基金委重点项目的主要研究对象,同时本成果应用于我国国家能源集团~20MW燃煤超临界二氧化碳平台设计。 获奖情 获得中国电力科学技术杰出贡献奖。
华北电力大学
2023-07-19
聚合
物
先进制造与系统集成技术
聚合物微纳器件具有良好的力学和光学性能,制造过程具有明显的成本和工艺优势,是微纳技术领域的重要分支。成果完成了跨尺度功能结构与器件的设计制造,提出了聚合物微纳流控芯片、光学透镜阵列、仿生表面等典型聚合物的功能结构与器件一体化设计制造的理论和方法。以应用为导向,开发了注塑成型-模内键合集成制造、聚合微零件超声塑化、微纳米结构模芯离子沉积电铸等新原理和新方法,研制了聚合物功能结构零件批量化微纳制造的装备原理样机。 针对热塑性复合材料复杂构件成型制造所面临的多工序、高附加能耗等问题,提出了利用热压-注塑复合成形工艺实现构件的整体化成形与制造。成果集设备、工艺、材料配方于一体,可兼顾构件的结构力学性能和复杂几何特征,为车用轻量化结构件的高效制造提供了新的解决方案。 跨尺度功能结构与器件设计制造 规模化微纳制造方法与装备 热塑性复合材料复杂构件规模化制造方法与装备
中南大学
2023-08-22
国家自然科学基金指南引导类原创探索计划项目 ——“
高分
子材料变革性合成与结构创新”项目指南
为贯彻落实党中央、国务院关于提升原始创新能力的重要战略部署,国家自然科学基金委员会(以下简称自然科学基金委)化学科学部拟资助“高分子材料变革性合成与结构创新”原创探索计划项目。
国家自然科学基金委员会
2023-07-05
中国科学家实现从二
氧化
碳到糖的精准全合成
8 月 15 日,著名学术期刊《科学通报》刊发最新研究成果显示,中国科学家在实验室内实现了从二氧化碳到糖的精准全合成,人工合成糖迈出关键一步。
科普中国
2023-08-17
研究揭示双加氧酶的低复杂度结构域调控DNA
氧化
去甲基化
该研究揭示了Tet双加氧酶催化活性中心的一个低复杂度结构域(Low complexity domain,LCD)介导该家族蛋白的酶活负调控,阐述了LCD保护卵母细胞甲基化组免受过度氧化的重要作用,显示DNA甲基化谱式的正常建立对于哺乳动物发育至关重要。
中国科学院分子细胞科学卓越创新中心
2024-01-08
改性生漆基
纳米
复合涂料的制备及对木材性能影响的研究
针对天然生漆成膜速度慢、成膜条件对温湿度苛刻、耐老化性能差和脆性大的问题,以环氧生漆作为复合涂料基质,将纳米氧化铝和纤维素纳米纤维作为增强剂,采用共混法与表面化学改性等技术制备了两种改性生漆纳米复合涂料,大大提高了生漆耐老化性、耐紫外线性、防潮性和力学性能,改善其柔韧性。 对于纳米氧化铝复合涂膜,总体来说,加入适量的改性纳米氧化铝的确使漆酚的性能更加优良,以达到保护木材表面的目的。在此次研究中,随着漆膜中纳米氧化铝含量增加,复合涂膜的硬度和抗冲击强度逐渐增加,同时漆膜的干燥时间越来越短,透光率逐渐减小,疏水性越来越强。但纳米氧化铝的量加入过多,则易在漆膜表面发生团聚现象,反而会影响复合涂膜的性能,影响其对木材的保护作用。加入纤维素纳米纤维有助于增强漆膜如抗冲击强度、内部致密性等部分性能,以达到有效防止木材表面划伤、改善木材各向异性的目的;但 CNF 本质较软,加入过多会给复合涂膜带来硬度降低等缺陷,这反而不利于复合涂膜保护木材表面。 分析生漆与改性漆和木材的结合机理,通过紫外老化实验,揭示改性漆的老化机制和对木材抗紫外老化的作用。复合涂膜宏观表面透亮光滑,微观表面平整,微观截面呈层状交织结构,木材表面光泽度得到提升,木材紫外抗老化性能得到有效提升。纳米氧化铝复合膜随纳米氧化铝含量的增加,拉伸强度和断裂伸长率减小,改性后随着改性基含量的增加,木材表面磨损率逐渐降低,其中纳米 氧化铝改性后磨损率最低,耐磨性能最优。纳米纤维素复合膜拉伸强度和断裂伸长率随着 CNF 含量的增加先增加后减小,涂敷纳米纤维素复合膜后木材吸湿系数及吸湿尺寸变化率最低。 项目发表了研究论文“一种生物基纳米复合膜的光谱学特性研究”,发明专利“一种基于生物酶预处理木质材料的方法”和调查报告“改性生漆基纳米复合涂料的制备及对木材性能影响的研究”。
西北农林科技大学
2023-07-13
多重刺激响应
纳米
水凝胶的合成及其在水基钻井液中的应用
一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 谢冬蕊 石工院/石油工程 2020/2024 202031010183 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 谢刚 石工院 讲师 油气井工程 四、项目简介 1.目前国内外页岩气水平井大多数采用油基钻井液钻井,但油基钻井液存在不环保和成本高的问题,因此发展一种高性能水基钻井液来代替油基钻井液已成为一种必然趋势; 2.现阶段对页岩地层的封堵还存在问题,常规的封堵剂由于其尺寸问题,无法对纳米级别的孔隙和裂缝进行有效封堵,因此有必要合成一种纳米封堵剂;
西南石油大学
2023-07-18
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