本发明公开了一种硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料及其制备方法和应用。该硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料主要由二氧化钛纳米管阵列、硅烷偶联剂、有机溶剂和冰醋酸混合后反应得到，可应用于处理含有机污染物和/或重金属污染物的废水中。本发明的硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料氧化还原能力强，可同时去除有机污染物和重金属污染物，且去除效果好，可反复使用。

本发明公开了一种硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料及其制备方法和应用。该硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料主要由二氧化钛纳米管阵列、硅烷偶联剂、有机溶剂和冰醋酸混合后反应得到，可应用于处理含有机污染物和/或重金属污染物的废水中。本发明的硅烷偶联剂修饰二氧化钛纳米管阵列材料氧化还原能力强，可同时去除有机污染物和重金属污染物，且去除效果好，可反复使用。

专利申请时，成果处于研发阶段，技术处于国内空白。

常见的纳米酶大多数是金属化合物纳米颗粒，其催化活性主要是来自在纳米颗粒表面的金属离子。在自然界中，生物酶的特征表明活性位点和支持、稳定活性位点的网络环境对于高催化效率同样重要。通过调整活性位点的成分和环境可以实现高的活性和选择性。水凝胶是一类具有良好生物相容性的三维亲水网络材料，其结构可以有效地保护酶分子活性中心，同时提供更好的底物迁移微环境，从而实现有效的催化作用，载酶水凝胶材料已成为生物学研究中的热点。纳米凝胶为水凝胶的纳米粒子，具有类似于宏观水凝胶材料的亲水网络及类似流体的传输特性，其纳米的尺寸可以作为进一步体内生物应用的理想载体。在受限的纳米空间中实现修饰或组装以获得杂化纳米凝胶仍然存在挑战。应对这一挑战，同济大学化学科学与工程学院王启刚团队从仿生的角度出发，设计了一种酶催化的原子转移自由基聚合（ATRPase）和金属配位交联方法成功制备出纳米人工多酶凝胶体系。该体系具有模拟超氧化物歧化酶（SOD-like）和过氧化物酶（POD-like）特性，可以实现肿瘤微环境级联催化的响应成像。日前，相关研究成果以“Multienzyme‐Mimic Nanogels Synthesized by Biocatalytic ATRP and Metal Coordination for Bioresponsive Fluorescence Imaging”为题，发表在国际著名学术期刊 Angewandte Chemie International Edition （《德国应用化学》） 上。同济大学化学科学与工程学院为该文的唯一通讯作者单位，硕士生齐美园为第一作者，王霞副教授和王启刚教授为共同通讯作者。 图1.（a）人工多酶凝胶体系的ATRPase及配位交联制备流程（b）模拟SOD和POD级联酶催化的肿瘤微环境响应的荧光成像机制。研究人员首先在纳米粒子表面修饰酶催化的原子转移自由基聚合的引发剂(-Br)，以具有良好生物相容性的生物酶为催化剂，修饰有双键的赖氨酸（N-acryloyl-L-lysine）为聚合单体，在纳米粒子周围聚合制备得到聚赖氨酸高分子刷，最后通过亚铁配位交联，从而构建出具有多酶活性的人工多酶凝胶体系（如图1所示）。凝胶体系中高分散的Fe离子一方面作为凝胶网络的交联剂，同时作为模拟酶的活性中心。通过模拟SOD和POD酶，先将肿瘤部位高水平的O 2 •− 催化转化为H 2 O 2 ，进一步基于肿瘤部位提升的H 2 O 2 通过级联酶催化反应实现肿瘤微环境响应的安全、高效的肿瘤成像。该人工多酶凝胶体系类似自然的过氧化物酶催化机制不产生羟基自由基，具有低毒性和高生物安全性。同时，ATRPase方法和金属配位交联技术可进一步实现多种纳米材料体系的制备，用于药物输送和其他生物医学应用。该研究成果得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等经费支持以及中国科学院强磁场科学中心的技术支持。王启刚教授团队多年来一直致力于高分子凝胶固定酶技术及其生物诊疗应用，近5年累计以通讯作者在 Adv.Mater. ,  Nat. Commun. ,  Angew. Chem. Inter. Ed. 等期刊发表SCI论文50多篇。文献链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002331  PDF：anie_202002331.pdf课题组网站：https://qgwang.tongji.edu.cn/

成功开发出了在正常太阳能辐射强度条件下能满足全天供热的锅炉-太阳能耦合工作的技术，保证了系统连续稳定运行；开发出了高效太阳能集热阵列（增加基于涂料分解反射聚光效应的高效集热器技术）；研发出一套具有一定生产能力和深入实验、改造能力的金属网基波纹管结构的相变蓄热样机；提高系统单位安装面积的集热量，保证全天候预热软水出水温度80-95℃并可产生不同温度蒸汽；开发出相应的锅炉结构、管线改造技术，精简锅炉结构；设备使用寿命20年。 首次将太阳能光热技术全天候昼夜应用于高能耗、高污染行业，例如：石化行业、皮革行业、印染行业；开发基于涂料分解反射的聚光技术及相关高效集热器技术高效太阳能集热装置，强化提高单位面积的产热量，适应工业化安装需求；将太阳能装置与锅炉耦合，不需要对厂区原来的设备进行大面积改装；使用自然对流+强制循环系统，满足部分行业（如石化行业）的生产要求；国内外首次开发就金属网基波纹管相变储热、换热装置，提高系统效率，改善太阳能的不稳定性，保证装置连续运作，符合大型工业的需求；可连续自动运行，节省人力，提高效率具有较好的经济性，前期投入可在5-8年内回收

针对火电机组汽轮机组凝汽器管式换热器、管式空预器易结垢与积灰、换热 端差大，清洗较困难，且运行成本高等问题，提出并设计了一种以带平衡孔的旋 流叶片为核心的清垢、清灰及强化换热装置，其能依靠循环水、烟气的流动实现 旋流叶片自激旋转，强化扰流，实现在线自动清垢清灰及强化换热，且在平衡孔 的作用下，能防止旋流片的偏斜而实现自平衡稳定。应用本方法与装置应用本方 法与装置于火电机组凝汽器，端差可降低为1~3C,应用于火电机组管式烟气换 热器，可提高热力发电厂热效率该装置还可广泛应用于电力、化工、制 药、印染等表面式换热过程，节能减排效果显著。

该研究结果表明胆固醇/EGFR/Src/Erk/SP1轴介导的ERRα表达促进了EGFR-TKIs耐药癌细胞的存活。此外，该研究还证明了降低胆固醇和下调 ERRα 有望成为 NSCLC 的有效辅助治疗手段。

项目成果/简介:1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。应用范围:南开大学在碳纳米材料的制备及应用研究方面取得了一批开创性成果，该项目技术的推广，将促进我国新材料、微电子、储能、资源保护等领域的技术进步和发展，为我国在这一新型纳米材料领域占据有利地位，提高国际竞争力，做出重要贡献。