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有机电极材料在锂电池中的实际应用前景分析
中国科学院院士、南开大学教授陈军团队受Nature子刊《自然评论·化学》编委会邀请，发表题为“有机电极材料在锂电池中的实际应用前景分析”的综述论文。该文章深入阐述了有机电极材料的结构特征、作用机理、构效关系等，着重分析了有机电极材料的实际现状和应用前景，有助于学术界和工业界充分了解有机电极材料的实际应用潜力和待解决的问题，有望激发更多应用导向的研究工作，进而促进未来有机电池的商品化应用。文章第一作者为卢勇博士，通讯作者为陈军院士。
锂离子电池目前广泛应用于各类便携式电子设备，在人类社会的信息化、移动化、智能化、社会化等方面凸显作用，并有望在电动汽车和智能电网等领域大规模应用。商品化锂离子电池的正极材料主要是无机过渡金属氧化物和磷酸盐，其中过渡金属资源大都不可再生，电池回收利用技术复杂、成本高，从长远的角度来看可能会面临资源短缺等难点问题。因此，可循环再生的电极材料开发已成为电池领域的学术前沿和重大需求。
有机电极材料由于含有丰富的碳、氢、氧等元素而显现出可再生、绿色环保、低成本和高容量等优点，近年来受到了广泛的关注。有机电极材料的制备具有合成创造的特点。有机电极材料一般可以从植物中（比如玉米等作物和苹果等果蔬）直接提取或者以生物质材料为原料通过简单的方法制备得到；在有机材料提取制备、电池装配和回收过程中产生的二氧化碳又可以被植物吸收利用，因而体现了很好的循环和可再生性。然而，有机电极材料还面临着在电解液中溶解度大、导电性差、密度低等难点问题，其材料特征、作用机理、构效关系等亟待深入理解。
陈军院士团队的综述论文围绕有机电极材料的未来发展提出见解。文章指出，有机电极材料具有结构可调控特点。根据不同的分子结构和反应电位，有机材料在实际应用中可作为正极或者负极活性材料。文章首先讨论了有机电极材料本身的各种关键性质，包括材料的能量密度、功率密度、循环寿命、密度、电导率、能量效率、价格、资源可用性和热/化学稳定性。其中能量密度、功率密度和循环寿命是材料的基本电化学性质，这些性质会受到材料密度和电导率的影响，其他因素如稳定性和价格等也是必须要考虑的问题。接着从实际电池应用角度分析了电极中活性物质的单位面载量和电解液用量等因素对全电池性能的影响。最后利用软件对以有机材料为正极或者负极的实际锂电池体系进行了模拟，得出了相关电池体系的性能（如整体能量密度、功率密度）和价格等参数。结果表明，n型有机正极材料特别是羰基化合物具有较好的实际应用前景。
南开大学
2021-04-11
基于GIS的区域石油化工重大危险源风险管理系统
开发的工程风险分析与应急管理软件系统具有自主知识产权、可替代进口，与国际同类先进软件相比，具有适用范围广、计算模型先进、环境平台适应性强等优势。
南京工业大学
2021-01-12
具有七重物理通道开关的热致变色铁弹体
东南大学国际分子铁电科学与应用研究院暨江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室团队发现了具有七个物理通道开关的热致变色铁弹体。相关工作以题为“The First Chiral Thermochromic Ferroelastic with Seven Physical Channel Switches”的学术论文在化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表。此外，该论文被选为VIP（Very ImportantPaper）。据悉，只有不到5%的已接收论文才能获得如此积极的评价。
在信息化时代，电子智能设备的信号处理和加密显得至关重要，具有多重物理通道双稳态开关特性的多功能材料成为后起之秀。众所周知，一把钥匙对应一个锁，假如我们将财产放进保险柜中，我们就又多了一层防护。类似地，每增加一个物理通道，就是增加一层保障。基于此，我们报道了首例具有七个物理通道的手性化合物，可以对信息进行七层加密处理，使信息安全更加可靠。
(a) 消旋晶体结构中的无序的CTA阳离子和手性有序的S-CTA和R-CTA阳离子
(b) (R-CTA)2CuCl4
(c) (S-CTA)2CuCl4的晶体堆积图
图为变温固体紫外-可见吸收光谱
该工作由博士生陆思祺（第一作者）等人的共同努力下完成，东南大学为第一通讯单位。该成果得到“东南大学十大科学与技术问题”启动培育基金的资助。
东南大学
2021-04-11
固定化磷脂酶A1在制备磷脂DHA中的应用
本发明提供了一种固定化磷脂酶A1在制备磷脂DHA中的应用，具体过程为，六水硝酸钴和2‑甲基咪唑分别溶于无水甲醇得到六水硝酸钴溶液和2‑甲基咪唑溶液，将2‑甲基咪唑溶液滴加至六水硝酸钴溶液中，搅拌反应、静置、干燥，得到ZIF‑67纳米材料，将ZIF‑67纳米材料于磷酸钠缓冲液中混悬，加入磷脂酶A1溶液，调节pH，置于摇床孵育，离心、干燥，获得ZIF‑67纳米材料固定化磷脂酶A1；将游离脂肪酸和大豆卵磷脂组成的底物和固定化磷脂酶A1在有机反应体系中进行催化反应，分离纯化获得磷脂DHA。固定化磷脂酶A1，稳定性好，催化制备磷脂DHA，DHA掺入率高达51.04%。
南京工业大学
2021-01-12
单嘧磺隆和单嘧磺酯合成工艺的绿色研究
项目简介：
单嘧磺隆和单嘧磺酯是超高效、广谱、安全的绿色化农药品种，分别于 2007、2013 年通过农业部审核，获得农业部正式登记证。其中单嘧磺隆适用于小麦、谷子、玉米等主要作物，尤其是作为谷子除草剂，它的作用无可替代，我国玉米种植面积为 5.1 亿亩，小麦 4.5亿亩，谷子 3000 万亩，因而市场相当广阔。目前单嘧磺隆、单嘧磺酯原药生产废水量较大，亟需对它们的合成工艺进行更深入的研究，以实现合成工艺绿色化，使整个工艺废水达到“零排放”。
项目特色：
设计单嘧磺隆生产工艺路线时，对氨解工段反应进行改进，用水代替有机溶剂作为反应溶剂，使生产工艺更为绿色化；对氨基酯工段后处理进行了改进，通过蒸馏回收了丙酮；对关环工段后处理进行了改进，在近回流情况下通过水萃取除掉无机盐，水可以通过蒸发回用，既保证了中间体的纯度，又减少了废水排放。设计废水处理方案时，采用了“生产工艺废水套用—蒸发回用—结晶”这样的一个内循环过程，不仅大大降低了生产工艺废水的处理成本，而且回收绝大部分的水以及无机盐。可以实现水回用，基本达到废液“零排放”，满足了节能环保的要求。该方法不仅操作简便，不需要增加额外的设备，运行成本低。
本项目先后承担国家“十五”科技攻关 3 项，“十一五”科技支撑 1 项、科技部推广 1 项，农业部成果转化 1 项、天津市重点攻关 1项和天津市成果转化 1 项；曾获国家技术发明二等奖、国家发明创业奖，教育部科技进步二等奖、天津市科技发明一等奖、天津市发明专利金奖，天津市最有价值发明专利称号，天津科技重大成就奖等。
社会贡献和经济效益：
可降低单嘧磺隆生产工艺废水的处理成本，而且回收绝大部分的水、无机盐以及部分原料，能基本达到废液“零排放”。同时，可能该方法应用于同类产品单嘧磺酯等的生产工艺废水处理中。该项目不仅节约成本，更重要的是它基本实现生产工艺“绿色化”，这对单嘧磺隆、单嘧磺酯的推广具有非常重要的意义。
南开大学
2021-04-13
一种基于超材料结构的梯级耗能防船撞系统
本发明公开了一种基于超材料结构的梯级耗能防船撞系统，包括超高性能混凝土面板、梯级耗能防撞层、橡胶护舷、桥梁桥墩、桥梁承台和桥梁桩基，梯级耗能防撞层包括可变刚度单元、轻质耗能材料、竖向钢板、上顶板及下底板，可变刚度单元为多个内凹六边形单元通过横向及纵向钢板连接而成，中间空心结构内部填充聚氨酯泡沫、陶粒、橡胶粒等可以吸收和分散冲击能量的轻质耗能材料。可变刚度单元与各钢板之间焊接形成整体，防护装置与被保护桥墩之间通过橡胶护舷连接。该防护装置受撞击时的整体刚度会随着结构变形而增大，因此本发明具有可变刚度的梯级耗能防撞效果，能有效延长船桥碰撞时间且减小船舶撞击力，实现船舶与桥梁的双向保护。
南京工业大学
2021-01-12
养殖黄颡鱼池塘中黄颡鱼饲料的饵料台搭建技术
该技术较好地解决了池塘主养名特优鱼类黄颡鱼套养草鱼、鳙、鲢等的投饵管理问题，可以应用于池塘养殖中混养模式。充分利用水体中的饵料资源和水体空间，最大化地促进物质和能量循环，达到了各食其饵、均衡生长、经济节约的目的。该技术简便易学，用料简单，效果显著。
该项技术合理地解决好了不同种鱼类相互抢食的问题，在开展混养充分利用水体饵料资源和空间资源的前提下，确保主养的名特优鱼类饲料不被低值鱼类抢食，节约了饲料成本20%，提高黄颡鱼产量15%，综合测算可增加200元/亩的经济效益。且此饵料台搭建一次，可用3-5年。
成果完成时间：2016年3月
华中农业大学
2021-01-12
用于净化重金属污水的改性浮石及其制备方法和用途
本发明公开了一种用于净化重金属污水的改性浮石及其制备方法和用途，采取浮石为原料，通过破碎，筛分，球磨加工成不规则粒状，加工成Φ＝16-100目所需大小的颗粒现状，放入烘箱烘干，马弗炉煅烧，自来水淬火，沥干，烘箱烘干，小粒状浮石即为成品。采用改性后浮石通过吸附-离子交换作用，将水体中的重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cr2+、Hg2+、As5+除去，达到净化重金属废水的目的。该原料成本低廉，加工工艺简单，使用改性浮石去除单体重金属及混合重金属效果好，见效快，无二次污染。
发明人：王银叶；张宏伟
天津城建大学
2021-01-12
用于烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭及其制备方法
本发明公开了一种烟气脱硫、脱硝用伽玛型三氧化二铝膜和五氧化二钒改性污泥活性炭,其原料组分为ALCL3·6H2O、V2O5及污水处理厂的污泥;制备步骤为:
①制备AL(OH)3溶胶;
②制备污泥活性炭;
③制备伽玛型三氧化二铝膜改性污泥活性炭;
④制备伽玛型三氧化二铝膜和五氧化二钒改性污泥活性炭。
本发明首次将伽玛型三氧化二铝膜和五氧化二钒用于改性污泥活性炭的制备,有效提高了污泥活性炭的脱硫、脱硝效率,符合现有使用要求。本发明应用于对低浓度烟气的脱硫和脱硝。
天津城建大学
2021-01-12
一种赤泥制备道路硅酸盐水泥的方法
本发明公开了一种赤泥制备道路硅酸盐水泥的方法，以脱碱后的氧化铝赤泥为主要原料制备道路硅酸盐水泥，本发明通过设计道路硅酸盐水泥熟料中C3S、C2S、C4AF和C3A等主要的矿物组成，以40～60%的赤泥部分代替道路硅酸盐水泥生产所用的钙质、铝质原料，完全取代铁质和硅质原料；本方法所制得的赤泥道路硅酸盐水泥性能良好，赤泥的利用率高。
天津城建大学
2021-01-12