项目成果/简介:南开大学李伟课题组与宜宾天原集团股份有限公司、湖南新晃新中化工有限责任公司合作所开发的具有自主知识产权的新型低汞触媒各项性能指标完全符合低汞触媒行业标准 HG/T4192-2011 要求，工业运行情况稳定，在转化率、选择性及使用寿命上具有优势，且其制备方法创新，制备工艺简单，绿色环保，已通过中国石化联合会组织的技术鉴定，具备向行业内进一步扩大推广优势，在国内处于领先水平。应用范围:本项目开发的低汞催化剂反应转化率，选择性均达到 99%以上，使用寿命超过 8000 小时，活性组分氯化汞质量百分含量 6%以下，在万吨级 PVC 工业装备上已装填催化剂 100 余吨，生产出合格产品 10万余吨，创造产值近 7 亿元。该技术催化剂量产投资规模为 5000 万。 基于本技术的产品表观密度可达 40-100Kg/m3，具有质轻、价廉，优良的保温隔热和隔音性能；优良的阻燃性能（可达 A 级或 B1 级）。本项目社会贡献和经济效益在于优质的保温材料是降低能耗改善大气环境的重要环节，可以为减少城市雾霾作贡献，需求量巨大，经济效益可观。效益分析:选择硅烷偶联剂作为表面活性剂以及特殊金属氯化物对煤质炭进行预处理，使活性炭表面羟基官能团转化为其他与特定金属离子有强结合力的官能团，大幅提升活性组分负载牢固度，提高触媒抗积碳能力，同时也有效提高了活性组分的分散性，并有效做到降低汞用量，降低助剂金属用量，增强汞负载稳定性，提高低汞触媒活性及选择性，延长低汞触媒使用寿命。该制备方法简便易行，适合工业化大生产的需求。

本项目通过使用仿生概念，制备出一种新型的具有笼状结构的铂催化剂。在该催化剂中，金属铂被包覆在有机物笼内，反应物可以自由进出笼内外，在铂的催化作用下合成有机硅化合物，金属铂被困于笼内，可以有效地阻止团聚而失去活性，从而可以反复发挥其催化作用，使其同时具备高活性和高稳定性。该新型催化剂在全世界第一次实现了铂催化剂在多次循环使用后，依然保持其极高的催化活性。 有机硅产品的制备过程中，硅氢加成反应是必不可少的一个环节，目前该反应主要使用卡斯特催化剂进行催化，若替换为本项目所研发出的新型催化剂，催化效率将实现指数级的提高。对于三烷氧基硅烷同己烯制备己烷偶联剂这一最常见的氢硅化反应，如使用本项目所制备出的新型催化剂，其催化效率较卡斯特催化剂能够提高1000倍以上。 该技术在国际上首次提出，目前已经在国际顶级期刊《SCIENCE》上投稿并获得了审稿人的好评，审稿人认为该项目研究工作将很快在实际生产中得到应用。同时，该项目正在开展进行相关专利申请工作。

南开大学李伟课题组与宜宾天原集团股份有限公司、湖南新晃新中化工有限责任公司合作所开发的具有自主知识产权的新型低汞触媒各项性能指标完全符合低汞触媒行业标准 HG/T4192-2011 要求，工业运行情况稳定，在转化率、选择性及使用寿命上具有优势，且其制备方法创新，制备工艺简单，绿色环保，已通过中国石化联合会组织的技术鉴定，具备向行业内进一步扩大推广优势，在国内处于领先水平。

(1)以表面活性剂-高分子复合体系在溶液中形成的软物质团簇为模板，采用普通市售白炽灯为辐射源，在温和条件制备纳米钯催化剂，已获发明专利授权（授权号：ZL 201210262888.7）。(2)以表面活性剂为模板，采用普通市售白炽灯为辐射源，在温和条件下获得有良好光学性质的钯纳米薄片材料。该制备方法条件温和，制备得到的钯纳米薄片材料，发现在 340nm 附近出现等离子共振吸收峰，发明专利授权（专利号：ZL 201210210613.9）。(3)以六角相溶致液晶为软模版，分别在避光和可见光的条件下获得纳米 Pd电催化剂，适合用于作电催化剂。此项工作生产周期短，产物均匀性好，易于规模化生产。发明专利授权号：ZL 201210387737.4。(4)以表面活性剂-高分子复合体系为软模板，利用乙醇为还原剂，采用简易加热方式，首次合成了多面体纳米钯材料。发明专利授权号:ZL 201210403633.8。(5)采用超声波辐射技术，以表面活性剂-高分子复合体系构筑为软模板，获得一种具有菊花状纳米钯聚集体材料。

本课题首先对常规的芬顿技术进行了探讨分析，研究合成所要的非均相芬顿催化剂。采用StÖber法制备Fe3O4@ SiO2复合粒子，复合合成膨润土/Fe3O4/Fe0催化剂，对催化剂的制备因素进行实验探讨，分析得到催化性能最优的合成条件，结合对两种催化剂进行表征分析，得到合成的最佳催化剂。其次，使用备Fe3O4@ SiO2复合粒子做为催化剂处理亚甲基蓝模拟废水，使用膨润土/Fe3O4/Fe0复合催化剂处理高效氟氯氰菊酯模拟废水，分别对其处理的废水的pH值、H2O2用量

非晶态合金是一类原子排列具有长程无序短程有序特点的材料，其具有优良的物理、化学和力学性能，已成为一种技术潜力很大的新型材料。非晶态合金作为催化剂的研究自二十世纪八十年代以来一直是催化学科研究的热点问题之一，大量研究成果见诸于报道，但由于种种原因，其工业化进程一直比较缓慢；南开大学开发出了粉末诱导化学镀法制备负载型非晶态合金催化剂的新方法，进而成功实现了催化剂生产的工业化，并在多个加氢领域中得到应用及试用。如，葡萄糖类加氢，硝基苯类加氢，烯烃，炔烃类加氢，肟基类加氢，腈类加氢等等。与常规的加氢催化剂

新型高熵合金催化剂可以直接代替原有的贵金属催化体系，大大减少催化剂价格及成本，可广泛应用于传统化工催化及新能源电催化领域。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 90%的化工品生产需要高性能催化剂，清洁能源汽车及燃料电池的商业化也离不开高性能催化剂。然而，现有商用催化剂一般为贵金属（价格昂贵）或简单合金（性能及稳定性差），无法实现高效、节能、环保的催化过程及清洁能源利用。 新型高熵合金催化剂可以直接代替原有的贵金属催化体系，大大减少催化剂价格及成本，可广泛应用于传统化工催化及新能源电催化领域。 以化工催化中氨气氧化制硝酸为例，工业界使用贵金属PtPdRh催化剂网格，价格高昂，并且反应温度为900℃。使用纳米分散的高熵合金催化剂（PtPdRhCoCe）,整体贵金属用量减小90%以上，且反应温度降低200℃，可同时实现性能优异及高度稳定。 因此，通过针对不同反应进行高熵合金催化剂的开发，有望代替贵金属催化剂，大大提升反应活性及能源效率及产品产出率等。

南开大学李伟课题组与宜宾天原集团股份有限公司、湖南新晃新 中化工有限责任公司合作所开发的具有自主知识产权的新型低汞触 媒各项性能指标完全符合低汞触媒行业标准 HG/T4192-2011 要求，工 业运行情况稳定，在转化率、选择性及使用寿命上具有优势，且其制 备方法创新，制备工艺简单，绿色环保，已通过中国石化联合会组织 的技术鉴定，具备向行业内进一步扩大推广优势，在国内处于领先水 平。 项目特色： 选择硅烷偶联剂作为表面活性剂以及特殊金属氯化物对煤质炭 进行预处理，使活性炭表面羟基官能团转化为其他与特定金属离子有 强结合力的官能团，大幅提升活性组分负载牢固度，提高触媒抗积碳 能力，同时也有效提高了活性组分的分散性，并有效做到降低汞用量， 降低助剂金属用量，增强汞负载稳定性，提高低汞触媒活性及选择性， 延长低汞触媒使用寿命。该制备方法简便易行，适合工业化大生产的 需求。 市场应用前景： 本项目开发的低汞催化剂反应转化率，选择性均达到 99%以上， 使用寿命超过 8000 小时，活性组分氯化汞质量百分含量 6%以下，在 万吨级 PVC 工业装备上已装填催化剂 100 余吨，生产出合格产品 10 万余吨，创造产值近 7 亿元。该技术催化剂量产投资规模为 5000 万。 基于本技术的产品表观密度可达 40-100Kg/m3，具有质轻、价廉， 优良的保温隔热和隔音性能；优良的阻燃性能（可达 A 级或 B1 级）。 本项目社会贡献和经济效益在于优质的保温材料是降低能耗改善大 气环境的重要环节，可以为减少城市雾霾作贡献，需求量巨大，经济 效益可观。

大粒径硅溶胶是一种重要的无机胶体材料，以其独特的物理化学性质在多个领域得到广泛应用。 一、定义与特性 定义：硅溶胶是一种含有二氧化硅（SiO2​）的胶体溶液，通常呈现为透明或半透明的液体。大粒径硅溶胶指的是粒径在100纳米以上的硅溶胶，其粒径范围可以从100纳米到500纳米不等。 特性： 物理性质：大粒径硅溶胶具有较高的粘度和良好的流动性，能够在高温和高压环境下保持其性能。 化学性质：硅溶胶无毒无味，耐高温、耐酸碱，具有稳定的物理和化学性质。 光学性能：大粒径硅溶胶具有较好的光散射能力，可以在涂料中产生优良的遮盖效果，提升涂料的遮盖力和白度。 机械性能：干燥后能形成坚韧的薄膜，具有一定的耐磨性和耐化学性。 二、制备方法 大粒径硅溶胶的制备方法多种多样，常见的包括： 溶胶-凝胶法：通过控制反应条件，如温度、pH值和反应时间等，调节硅溶胶的粒径和分布。是目前应用最广泛的一种方法。 离子交换法：也称粒子增长法，以水玻璃为原料，通过离子交换反应去除杂质，生成聚硅酸溶液，再经处理得到大粒径硅溶胶。 水热合成法：在高温高压条件下合成硅溶胶，能够获得较为均匀的颗粒分布。 直接酸化法：采用稀水玻璃，经离子交换树脂去除杂质，制备活性硅酸溶胶，再加热保温、直接酸化，控制反应条件使晶粒长大，得到大粒径硅溶胶。 三、应用领域 大粒径硅溶胶因其独特的性质，在多个领域展现出广泛的应用前景： 涂料行业：作为填料和增稠剂，改善涂料的流动性和刷涂性能，提高涂层的附着力和耐磨性。其透明性也适用于透明和半透明涂料的生产。 建筑材料：作为粘结剂，提高水泥和砂浆的强度及耐久性，改善建筑材料的抗渗性能。在混凝土中加入适量的大粒径硅溶胶，可以增强混凝土的抗压强度和耐磨性。 电子行业：用于电子封装材料和绝缘体，提高材料的热导性和电绝缘性，减少电子元件之间的干扰，提高电子设备的性能和可靠性。 陶瓷材料：作为添加剂，改善陶瓷的成型性和烧结性能，增强陶瓷制品的强度和韧性，提高陶瓷产品的表面光洁度和色泽。 橡胶行业：作为填充剂和增强剂，提高橡胶的耐磨性和抗老化性能，改善橡胶的加工性能，降低加工难度，提高生产效率。 纸张和纺织行业：作为涂布剂和助剂，提高纸张的光滑度和印刷适应性，改善纺织品的手感和强度，提高纺织品的耐水性和耐污性。 环境保护：作为吸附剂，有效去除水中悬浮物和重金属离子，改善水质。在土壤改良方面也展现出一定的应用前景。 化妆品行业：被广泛应用于粉底、遮瑕膏等产品中，提供良好的滑爽感，使化妆品在涂抹时更加顺滑，且不易出现结块现象。 四、使用注意事项 在使用大粒径硅溶胶之前，应准备好所需的工具和材料，包括搅拌器、量筒、喷枪等。 注意施工环境，高湿度环境可能导致涂层干燥不良，而低温环境则可能延长干燥时间。 在大规模应用前，建议进行小面积的兼容性测试，确保硅溶胶与基材之间的相容性，避免因不兼容造成的涂层脱落或起泡。 使用后应及时清洗工具和设备，避免硅溶胶固化在工具上，影响下次使用。 五、总结 大粒径硅溶胶以其独特的物理化学性质，在涂料、建材、电子、陶瓷、橡胶、纸张、纺织、环境保护及化妆品等多个领域展现出广泛的应用前景。随着科技的不断进步和生产工艺的改进，大粒径硅溶胶的应用范围和潜力将进一步拓展，为各行业的发展提供更为强大的支持。

（专利号：ZL 201410008976.3） 简介：本发明公开了一种用于催化氧化NO的钛基载体负载VPO催化剂及其制备方法，属于大气污染治理技术领域。该催化剂以N掺杂TiO2为载体，负载VPO活性组分，经以下方法制备得到：首先，取一定量的TiO2和氮源化合物加入蒸馏水中，经搅拌、干燥、煅烧等步骤后获得载体；其次，将活性组分前驱体和还原剂按比例加入有机酸溶液中，经搅拌、水浴、干燥等步骤后得到VPO活性组分；最后，将载体和VPO活性组分按一