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抗流失、抗酸蚀高活性贵金属负载型催化剂开发
贵金属负载型催化剂在有机催化反应被广泛应用。目前，常见的贵金属负载型催化剂主要是将贵金属（Pd、Pt、Ru等）纳米颗粒负载于活性炭、树脂、介孔硅、介孔碳、MOFs等载体材料表面，进而被应用于催化加氢、偶联、氧化、N-烷基化等反应。在实际的化工催化应用、催化基础研究中，这类负载型催化剂都具有较好的回收及重复使用性能。然而，由于贵金属主要以纳米颗粒的形式负载于上述载体的外表面；在催化反应过程中，活性位点纳米颗粒非常容易从催化剂载体表面流失，从而使得催化剂在重复使用过程中活性逐渐下降；更重要的是，造成了贵金属资源的极大浪费。
成果亮点
本项目开发了一种可将贵金属催化活性组分纳米颗粒高分散负载于介孔中空载体空腔内部的方法，从而有效地阻止贵金属纳米颗粒在催化反应过程中的流失，催化剂经过多次循环使用仍能保持较高催化活性。此外该类催化剂有较强的抗酸腐蚀性能，在酸性体系下使用，仍可长时间多次套用。
兰州大学
2021-01-12
一种多通道Co/CM催化膜减小Co粒径的方法
本发明属于膜催化技术领域，涉及一种多通道Co/CM催化膜减小Co粒径的方法。Co/CM催化膜表面涂覆聚多巴胺涂层后烘干、煅烧。本发明所提出的减小Co/CM催化膜中Co粒径的方法，能够有效减小Co的粒径，使得催化膜中的活性组分Co进行再分散，催化膜在对硝基苯酚催化加氢反应中活性明显提高。
南京工业大学
2021-01-12
一种新型傅克烷基化固体酸催化剂
Friedel-Crafts反应是有机合成中经典的对芳环上进行衍生的反应，包括烷基化和酰基化反应。通常，Friedel-Crafts烷基化反应所用溶剂为石油醚、苯、氯苯等有机溶剂，在Lewis酸或Brønsted酸的催化下进行反应。目前工业上仍普遍使用AlC13等传统均相催化剂。但传统的烷基化反应，无论从催化剂还是到终产物都会产生酸性气体HCl，不仅使得反应的原子经济性低，而且严重腐蚀设备、污染环境，催化剂也会大量消耗、难以回收，从根源上使烷基化反应绿色化的工艺开发具有重要的理论和现实意义。
本成果采用固体酸绿色催化工艺，实现多种芳香化合物的傅克烷基化与酰基化反应，催化剂为改性粘土类固体酸催化剂，催化效率高、重复性良好且成本低廉。
传统AlC13等传统均相催化剂，催化剂或产物中会有强腐蚀性HCl的生成，对环境污染严重，不符合绿色化学的要求，对生产设备造成腐蚀。本成果以固体酸催化能够实现多种傅克烷基化及酰基化反应，产率高，催化剂易于回收且重复使用性良好。一烷基化产物收率达95%，可提供釜式反应与固定床连续反应两种工艺参数。
南京工业大学
2021-01-12
基于金属氧化物的复合半导体光催化剂
将纳米级尺寸石墨烯量子点修饰到超薄ZnO纳米片表面，同样可大大提高ZnO纳米片的光催化性能，结果如下图所示，这主要归因于石墨烯量子点与ZnO纳米片形成p-n结，促进光生载流子的分离效率。
此外，将 N 掺杂石墨烯量子点与 TiO2 纳米片复合，构筑高效可见光催化剂，
可
上海理工大学
2021-01-12
高效生物催化合成烟酸关键技术研发及产业化
烟酸又称维生素 PP 或维生素 B3，是人体必需的 13 种维生素之一，作为药物中间体及饲料或食品添加剂具有广阔的国内外市场，全球烟酸市场在 8 万吨以上，目前主要采用化学法生产。
本项目打通了生物转化 3-氰基吡啶制备烟酸的工艺路线，建成了国际上首条烟酸生物法生产线，技术水平达到国际领先。项目获得了自主知识产权菌种、建立了腈水解酶的高效表达和系统改造技术、构建了固定化和高浓度转化体系；腈水解酶发酵酶活及烟酸转化产量均为目前国际报道的最高水平。已建成年产2000 吨烟酸生物法生产线，相比传统化学合成工艺节约能耗 30%以上，降低污染物排放 70%以上。在 Catal Sci Tech，ChemCatChem，Crit Rev Biotechnol 等国内外期刊发表论文 20 余篇，1 篇入选BioMed 数据库 Highly accessed 论文；213受邀合编英文专著 1 部；申报国家发明专利 15 项，其中已授权 9项。
江南大学
2021-04-13
透明防伪材料—光变色薄膜
根据多层膜光学干涉的原理，当光线照射到薄膜，在进入各膜层时由于各膜层的光 学性质不一样使得有些光相干相长，有些光相干相消，随着观察者视角的变化薄膜呈现 不同的颜色。早在 1973 年加拿大国家研究院的 J.A.Dob-railski 等人就预见了变色薄 膜在防伪领域中的应用前景，并于 1987 年首次应用于 50 圆的货币上。稍后美国人也研 制出有金色变到绿色的全介质变色薄膜。再以后又有人与瑞士 SICPA 公司合作将变色薄 膜作为颜料掺入到油墨中，研制成光变色油墨。现在许多国家的护照、签证和货币上都 用上了光变色油墨。 光变色薄膜的光变色功能来自于多层膜的复合特性，光变色效果与组成该薄膜的各 膜层的材料性质、厚度以及膜层之间的组合有关。薄膜多采用金属膜与金属氧化物介质 组合，用物理方法（如热蒸发、电子束或离子镀、磁控溅射等）镀制薄膜。金属氧化物 介质膜用物理方法镀制质量控制比较困难，效率低，成本也比较高。同济大学课题组用 气凝胶或有机材料替代金属氧化物，材料性能稳定，可进行大面积快速涂膜，效率大大 提高，成本也很低。
同济大学
2021-04-11
变储能建筑材料
相变储能建筑材料是一种新型建筑节能功能材料，利用相变储能材料可以使传统能 源和可再生能源在时间和地点上进行流转，自动优化能源供应和需求之间的匹配，属于 智能能源概念，在建筑中应用这种材料可以显著提高建筑物的能源利用效率。其应用方 式主要有两种。 一为通过相变储能建筑材料提高建筑物对太阳能等可再生能源的利用率，降低建筑 物对传统能源的消耗。冬季，太阳能热丰富的时间为晴天和白天，而我们对太阳能热需 求的时间是晚上和阴天，二者之间存在明显的时间不匹配性。利用相变储能建筑材料蓄 存白天和晴好天气时的太阳能，在夜间或阴天将蓄存的太阳热释放出来，使得建筑物利 用太阳能的时间从白天和晴天延长到夜间和阴天，提高建筑物利用太阳能的量。 第二种方式为利用相变储能建筑材料开发电力峰谷差“绿色能源”。在盛夏或严寒时 节，空调或其它取暖设备往往集中使用，造成电力紧张，供不应求，而在其它时段又出 现电力过剩的现象，出现所谓的电力峰谷现象。为消除峰谷现象，电力公司将峰时电价 定为谷时电价的数倍，以鼓励电力用户多使用谷时电。在电力需求的波谷时段，可采用 相变储能复合材料蓄存由空调或制热设备产生的冷量和热量，用于电力波峰时段，降低 空调等设备在波峰时段的用电强度，可从用户侧的角度减小电力峰谷差，实现节电、节 能和节约资源的效果。 此外，相变储能建筑材料还可提高建筑物的热稳定性和热惰性，减缓建筑物室内的 温度波动，在提高室内热舒适度的同时，降低空调制冷或加热设施的启、停频率和运行 时间，并达到降低建筑能耗的目的。
同济大学
2021-04-11
锂离子电池电极材料
锂离子电池负极材料主要包括天然石墨、人造石墨、焦碳和碳纤维等。作为电极材 料的活性物质，对碳材料的要求有许多方面：如放电比容量、颗粒大小和比表面积、电 极极化性能、充放电稳定性等。目前国内外有许多研究单位在探索新的制备工艺来改善 电极性能。 采用常压干燥技术，成功地制备了碳气凝胶材料，通过控制制备条件，实现了碳气 凝胶材料微结构人为裁剪与控制。这些新型储能器件具有重量轻、体能密度高、无污染 等优点，是新一代绿色能源材料。多孔碳电极用于锂电池将优于枝晶锂电池，传统的电 极充电时枝晶会在阴极上成核，当枝晶越过电极跨度时将造成短路，从而限制了充电次 数。用多孔碳做电极时，锂离子嵌在石墨结构中，防止了锂金属的沉积和枝晶的形成， 而丰富的孔洞可提高电极与电池溶液的接触面积。碳气凝胶是由间苯二酚和甲醛在碱性 催化剂作用下，通过溶胶-凝胶和炭化工艺制备而成的。通过控制水和催化剂的用量， 可以控制其孔洞结构和密度，它的干燥过程也正由管来的超临界干燥向常压干燥发展， 以便降低气制备成本，改善其性能，使其得到更广泛的应用。碳气凝胶也可能成为电池 材料的理想选择。
同济大学
2021-04-11
新型稀土磁性蓄冷材料
磁性蓄冷材料是在90年代初被发现的。这些材料用于制冷机中后，使得商用制冷机的温度可达2K，效率有了突破性提高（以往这种制冷机中使用的蓄冷材料只有铅，但是因为铅的比热容在15K以下急剧下降，使得小型制冷机在10K温度以下制冷效率几乎为零，商用制冷机的最低制冷温度在8K左右）。使用磁性蓄冷材料的最大特点在于不需要重新建立一个制冷体系，只要将商品化的气体制冷机中的蓄冷材料换成磁性蓄冷材料。 Er-Ni系列磁性蓄冷材料的指标： 比热容峰值：5K~20K； 在10K以下的比热容峰值为0.35~0.81J/cm3.K； 4K到20K的比热容积分∫CdT是5.5J/cm3 新型稀土磁性蓄冷材料已经用于小型回热式低温气体制冷机产品中。这种制冷机的制冷温度在4.2K～20K，一般用于医用核磁共振成象仪、磁悬浮列车和超导发电机中冷却其大型超导磁铁、用于量子干涉仪（SQUID)、射频天文望远镜的传感器探头和军用红外探测器中以提高其灵敏度，并用于低温冷疑高真空泵中等等。使用了这种新型稀土磁性蓄冷材料替代传统蓄冷材料以后，可以使医用核磁共振成象仪等不用灌注液氦，每年仅每台医用核磁共振成象仪就可以节约16万人民币。
北京科技大学
2021-04-11
新型稀土磁性蓄冷材料
新型稀土磁性蓄冷材料是一种高熵密度磁性材料(high entropy magnetic materials)，高熵密度磁性材料这一概念是磁性材料用于制冷工程时提出的。它的特点是材料的磁熵发生变化时会出现大的吸热与放热效应，可以应用于制冷技术中。利用磁性材料在经历磁相变时发生的磁熵变化，可以将高熵密度磁性材料作为磁蓄冷材料(magnetic regenerator material)，用于小型回热式低温气体制冷机中。 这种制冷机的制冷温度在4.2K～20K，一般用在高技术领域，例如可用于医用核磁共振成象仪、磁悬浮列车和超导发电机中冷却其大型超导磁铁、用于量子干涉仪（SQUID）、射频天文望远镜的传感器探头和军用红外探测器中以提高其灵敏度，也可以用于低温冷疑高真空泵中等等。以往这种制冷机中使用的蓄冷材料只有铅。由于铅的比热容在15K以下急剧下降，使得小型制冷机在10K温度以下制冷效率几乎为零，制冷温度难以低于8K。要得到低于8K的制冷温度，只得附加效率极低的J-T回路。为了提高低温制冷机的制冷效率，在过去的几十年中，人们都在努力寻找在20K以下具有高比热容的材料。具有实用价值的Er—Ni系列磁性蓄冷材料是在90年代初被发现的。这些材料用于制冷机中后，使制冷机的效率有了突破性提高。 磁性蓄冷材料的最大特点是不需要重新建立一个制冷体系，只要将商品化的气体制冷机中的蓄冷材料换成磁性蓄冷材料，就可大大提高制冷机效果。因此磁蓄冷材料正在取代原来的蓄冷材料金属铅。而且由于磁性蓄冷材料的出现，推动了低温制冷机的发展。现在，不用灌液氦，用制冷机带动的医用核磁共振成象仪和超导磁体已经商品化。在这些新设备中，都必须使用磁蓄冷材料。
北京科技大学
2021-04-11