量程：0～5000ppm，分辨率：20ppm；电极使用寿命为≥10000次；无源电机驱动；红外光谱分析，用于测量气体中二氧化碳的含量。

通过将酞菁铜（CuPc）分子与碳纳米管复合，得到了高效的二氧化碳电催化剂。它可以在较低过电位下将二氧化碳高选择性地还原为甲烷，其法拉第效率达到66%（图3），是目前产甲烷的活性最高的电催化材料。不同于该课题组此前报道的单分散的CoPc/CNT催化剂（Nat. Commun. 2017,8,14675），CuPc分子晶体以堆积状态分散于CNT之中（图3b）。原位在线X射线吸收（XAS）研究发现，堆积状态下的CuPc分子在催化工作电位下会自发转变为尺寸为2nm左右的铜纳米团簇，是高催化活性位点；当停止催化反应后，铜纳米团簇又会可逆地回到CuPc分子结构（图3c-e）。不同于CuPc，另外两种铜配合物HKUST-1和[Cu(cyclam)]Cl2在催化反应电位下都不可逆地转变为金属铜微米枝晶，因此催化活性和选择性远低于CuPc/CNT

超临界二氧化碳对有机物的溶解性随溶质极性、分子量、密度等不同而不同，容易溶解非极性或极性弱、分子量小的有机物。分散染料一般分子极性弱，分子量也不大，因而易溶于超临界二氧化碳。溶于超临界二氧化碳的染料分子是杂乱分散的。因此在这种状态下染色，染浴中的染料活泼，能快速到达纤维表面，接着能较容易地渗入到纤维内部，从而达到染料上染纤维的目的。该项技术的原理在于气体在超临界状态下形成的流体密度低，染料能自动溶解且具有较高的扩散性；染料在超临界二氧化碳中的溶解度随着流体密度的增加而增加，由压力和温度来控制二氧化碳流体密度从而控制染料在超临界二氧化碳流体中的溶解度；提高温度来降低流体的密度和染料在溶液中的数目，促进染料扩散到纤维中去。因此该系统控制参数可比常规水相工艺较为快速的进行调节。该工艺无需助剂，二氧化碳无毒，可循环使用；残留的染料可以粉末状态回收，无废水和废弃物，无需染色后处理和染后烘燥，可节能?0%左右。该工艺染色速度比传统工艺快好几倍，染色效率高。

成果描述：传统的聚氨酯发泡剂存在消耗臭氧和导致全球变暖等问题，承受着巨大的环保压力。如目前使用的氢氟碳化合物地球变暖潜值是二氧化碳（CO2）的800多倍，长远来看其使用必将受到限制。本项目（专利申请号：201410182221.5）在国家自然科学基金的支持下，开发了疏水改性的聚乙烯亚胺材料，该材料能够可逆吸收二氧化碳，并在聚氨酯泡沫成型的过程中释放出二氧化碳来参与聚氨酯泡沫的形成。这种新型的发泡剂不消耗臭氧、不产生额外的温室效应、不燃，和聚氨酯泡沫的原料能均匀混合，可用于各种聚氨酯泡沫。 利用该发泡剂我们已制备出聚氨酯硬泡材料，其力学强度和密度均能达到现有泡沫的要求。目前正在研发可应用的聚氨酯软硬泡产品。该项目具有二氧化碳减排效应，将会受到国家产业政策的支持。市场前景分析：2013年我国氢氯氟碳发泡剂的用量为10万吨，年增长率为15%，到2014年约为12万吨。目前的氢氟碳发泡剂HFC-245fa和HFC-365mfc售价约为8万/吨，如果我们的市场占有率为5%，即有6000吨/年，按同样价格计算，市场年销售额可达4.8亿元。目前我们的气候友好发泡剂实验室成本为200元/kg（20万/吨），产业化以后成本会大大降低，可以达到甚至低于HFC的水平。 我们希望和企业一道，争取国家产业政策的支持，完成本气候友好发泡剂的产业化。与同类成果相比的优势分析：聚氨酯的第一代发泡剂氯氟碳（CFC-11）由于严重破坏臭氧层和产生温室效应（导致全球变暖），在我国已停止使用。第二代发泡剂氢氯氟碳（如HCFC-141b）臭氧消耗值已降至CFC-11的十分之一，仍有严重温室效应，按照“蒙特利尔议定书”的要求，我国2015年要实现基线水平17.5%的淘汰。第三代发泡剂为氢氟碳，如HFC-245fa和HFC-365mfc，这是目前接受的环保型发泡剂，不消耗臭氧，但地球变暖潜值仍为CO2的800倍，受“京都议定书”的限制，目前欧美已禁止使用，我国禁止也是迟早的事。 现在的环保型发泡剂还有烷烃，如环戊烷，不消耗臭氧，地球变暖潜值只有CO2的7倍，但存在可燃易爆的缺点。液体CO2发泡也是不错的选择，但这种发泡需要高压和制冷设备（使CO2保持液态），使用很不方便。 最近，美国霍尼韦尔公司公布第四代发泡剂（2015年美国专利US9,000,061 B2）1-氯-3,3,3-三氟丙烯（HCFO-1233zd）用于聚氨酯泡沫，据报道，这种发泡剂不燃，地球变暖潜值低，所得泡沫导热系数比HFC-245fa低8%。这种发泡剂虽然对气候影响小，但发泡剂最终仍会排放到大气中（潜在影响未知），对于要求挥发性物含量低的泡沫（如汽车内饰）仍不合适。 我们研制的气候友好型发泡剂除CO2以外，不向大气排放任何挥发性物质，不破坏臭氧，不产生额外的温室效应（因CO2可来自于大气），不燃烧，可以像现有的发泡剂一样使用。根据目前的研究，所得泡沫除导热系数较高以外，其他性能均和现有泡沫性能相当，因此可广泛用于对绝热效果要求不高的领域，比如汽车内饰、沙发、床垫等等领域。

传统的聚氨酯发泡剂存在消耗臭氧和导致全球变暖等问题，承受着巨大的环保压力。如目前使用的氢氟碳化合物地球变暖潜值是二氧化碳（CO2）的800多倍，长远来看其使用必将受到限制。本项目（专利申请号：201410182221.5）在国家自然科学基金的支持下，开发了疏水改性的聚乙烯亚胺材料，该材料能够可逆吸收二氧化碳，并在聚氨酯泡沫成型的过程中释放出二氧化碳来参与聚氨酯泡沫的形成。这种新型的发泡剂不消耗臭氧、不产生额外的温室效应、不燃，和聚氨酯泡沫的原料能均匀混合，可用于各种聚氨酯泡沫。 利用该发泡剂我们已制备出聚氨酯硬泡材料，其力学强度和密度均能达到现有泡沫的要求。目前正在研发可应用的聚氨酯软硬泡产品。该项目具有二氧化碳减排效应，将会受到国家产业政策的支持。

针对钢铁工业 CO 2 排放量大的问题以及少（无）烟尘、深度脱磷、脱氮、控氧的绿色洁净炼钢的发展方向，2004 年研发团队提出将 CO 2 作为资源循环应用于炼钢过程，同时利用 CO 2 的高温特性解决现有冶金工艺存在的问题。经过根据十余年的研究发现，CO 2 是弱氧化性气体，在炼钢温度下与碳、硅、锰等元素可发生氧化反应，并伴随吸热或微放热效应，具有以下冶金功能：（1）利用 CO 2 参与炼钢反应的吸热效应，可将 2700-3000℃的顶吹氧气射流高温火点区降低至铁的沸点（2750℃）以下，减少了铁的蒸发量；（2）转炉炼钢前期硅、锰等元素的氧化使熔池迅速升温，难以满足低温高效脱磷的热力学条件，可通过喷吹 CO 2 控制熔池升温速率，延长低温脱磷时间，解决了长期困扰炼钢的脱磷不稳定、深脱磷难等问题；（3）与纯氧喷吹相比，CO 2 与钢中各元素反应均生成 CO，能够强化熔池搅拌，改善渣钢反应动力学条件，减少终点钢液过氧化，生产低氮/低磷/低氧钢种；（4）利用炼钢底吹 CO 2 的冷却效应，发明了 CO 2 控制“蘑菇头”生长与消除的动态平衡方法，可有效延长炼钢底吹元件寿命。在充分掌握 CO 2 高温弱氧化、强搅拌及冷却效应等冶金反应特性的基础上，研发团队提出在炼钢生产中采用 CO 2 代替部分顶吹 O 2 、底吹 CO 2 代替全部 N 2 /Ar进行 CO 2 -O 2 混合喷吹炼钢的工艺流程（见附件 1 工艺路线图），发明了具有自主知识产权的炼钢喷吹 CO 2 降尘、高效脱磷、脱氮/控氧及长寿底吹等系列技术，并完成了工业示范应用。

成果完成人瞄准1000MW超临界二氧化碳燃煤（sCO2）发电系统，主持了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”。 本成果从系统和部件两个层面进行研究，被推荐为2020年度国家重点研发计划重点科技成果，并在2021年1月27日科技日报上做了报导。具体成果如下： 1、sCO2锅炉模块化设计：sCO2循环流量是水蒸气机组的6-8倍，导致S-CO2锅炉严重堵塞，发现机组效率惩罚效应。首次提出1/8分流减阻原理，在保持吸热量及循环流量不变条件下，将压降降低为传统设计的1/8，由此提出模块化锅炉设计，将锅炉压降减小到与水蒸气锅炉相当或更低水平，彻底解决大压降难题。 2、烟气热量全温区吸收：针对sCO2循环适合中高温热源，单个sCO2循环无法吸收烟气全温区热量，提出顶低复合循环，实现热量全温区吸收。提出能量复叠利用原理及设备共享，完全消除顶底循环效率差并简化系统。1000MWe级燃煤sCO2发电效率达到～50%，比水蒸气机组高3-4个百分点。 3、锅侧和炉侧综合调温方法：针对sCO2进入锅炉温度较高，抬高受热面温度，提出锅侧和炉侧综合调温方法，发明“冷热匹配、层级降温”原理，提出“上大下小+双炉膛+烟气再循环”的创新型锅炉设计。建成压力达26MPa的超高参数sCO2传热系统，提出超临界传热类沸腾理论，结合实验数据，给出了锅炉管发生传热恶化的临界判据。诞生第一台超临界二氧化碳燃煤锅炉原理样机。 本成果阐明了能量复叠利用原理，是能量梯级利用的继承和发展，消除了复合循环中顶循环和低循环的效率差，最大限度挖掘了sCO2燃煤发电系统的效率优势。并首次阐明超临界流体分子尺度下的非均匀物质结构，颠覆了人类对超临界流体物质结构的认知，首次将亚临界压力下的多相流体理论体系引入到超临界传热中，初步实现了亚临界和超临界压力下能量传递与转换理论的统一，达到国际领先水平。

项目简介： 针对现有碳收集、储存（CCS）方法中二氧化碳的压缩、脱附过 程的高能耗问题，我们采用碳收集与利用（CCU）的策略，将二氧化 碳的捕集、活化与转化利用相结合，为碳收集、储存及其活化利用提 供新方法。设计并合成高效、可活化二氧化碳的吸附材料，以利于在 捕集时活化二氧化碳分子，将二氧化碳的分离技术与二氧化碳（即活 化的二氧化碳分子）的转化反应相耦合，避免能耗高的脱附过程，从 而实现低压、温和条件下将捕集的二氧化碳的原位催化氢化反应，以 制备能源类产品甲酸、甲醇