（专利号：ZL 201510680435.X） 简介：本发明公开了一种负载型Au‑Pd/mpg‑C3N4纳米催化剂催化甲酸脱氢的方法，属于化学化工技术领域。本发明将制备好的负载型Au‑Pd/mpg‑C3N4纳米催化剂置于反应器中，将反应器置于油浴中升至一定温度，接着将甲酸和甲酸钠混合液加入反应器中进行反应，生成的氢气采用排水法收集。所述Au‑Pd/mpg‑C3N4纳米催化剂是采用Au、Pd和去离子水按照一定摩尔比配置，将载体mpg‑C3N4加入上述溶液中，向混合液中添加还原剂，经过滤、干燥后制得。与传统的负载型催化剂不同的是：根据本发明，调节催化剂中金属金、钯的含量及mpg‑C3N4含量就可以制得用于甲酸脱氢制氢气的高活性、高选择性负载型Au‑Pd/mpg‑C3N4纳米催化剂。

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/

中国发明专利ZL202210046308.4：采用无乳化剂、无有机交联剂的微流控法制备规整球形的海洋高分子微球，微球实心或空心、粒径（200纳米-50微米）、微观结构可控可调，可作为吸附材料、药物香精等载体材料的应用。

煤是一种廉价的、使用量最大的、短期内无法替代的能源。随着机械化采煤技术的普及，煤炭在开采过程中的块煤率降低，粉煤、末煤率却高达 40~60% 以上。粉煤与块煤的价格相差甚远，如不加以合理利用，会给煤炭企业带来较大的经济损失。西安科技大学化学与化工学院周安宁教授带领的科研团队针对这一现状及粉煤热解加工利用难题，成功开发了新型粉煤成型技术及连续式梯级热解 - 活化耦合多联产移动床（自有专利技术），在实现粉煤热解加工利用的同时，多联产兰炭（或高附加值的活性炭）和氢气。相关的研究成果已申请发明专利 2 项，发表论文 10 余篇。目前该成果已进入中试开发阶段。

"本成果主要依托国家“863”计划（课题名称：固定源烟气处理稀土催化材料的应用与开发，课题编号：2015AA03A401），由南京大学，石河子大学，新疆天富集团有限责任公司三家单位共同研发完成。南京大学董林教授为项目负责人。 董林教授团队长期以来致力于稀土基催化剂的制备科学和表面物理化学性质研究以及有关大气分子污染物的吸附、催化消除方面的应用技术探索。基于前期相关工作积累，成功开发出了低温稀土铈基催化剂配方。 经石河子大学的工业放大及新疆天富南热电有限公司的侧线运行，该配方可以满足在100 ℃运行3000 h以上的寿命及稳定性测试，脱硝效率达55 %以上，并且通过了2000 m3/h级侧线验证（图1）。 该项技术的试验成功，填补了我国在超低温（100 oC）脱硝领域的空白，为燃煤烟气高效除尘脱硫脱硝提供了一条新的技术途径。 同时，通过课题的实施，还达到了去除“白烟”的效果，实现了能源利用和环境保护“一体化”，满足了国家对大气环境保护的实际需要。 随着燃煤电厂尾端烟气脱硝工艺的实施，不仅解决了氮氧化物超低温催化消除的问题，而且符合国家当前“超洁净”排放的趋势，有望在各大电厂及工业窑炉等推广使用。 经石河子大学的工业放大及新疆天富南热电有限公司的侧线运行，该配方可以满足在100 ℃运行3000 h以上的寿命及稳定性测试，脱硝效率达55 %以上，并且通过了2000 m3/h级侧线验证。该项技术的试验成功，填补了我国在超低温（100 oC）脱硝领域的空白，为燃煤烟气高效除尘脱硫脱硝提供了一条新的技术途径。 同时，通过课题的实施，还达到了去除“白烟”的效果，实现了能源利用和环境保护“一体化”，满足了国家对大气环境保护的实际需要。 随着燃煤电厂尾端烟气脱硝工艺的实施，不仅解决了氮氧化物超低温催化消除的问题，而且符合国家当前“超洁净”排放的趋势，有望在各大电厂及工业窑炉等推广使用。 经过国家“十五”和“十一五”的多年攻关，我国除尘和脱硫技术已相对成熟，但是关于氮氧化物治理方面的研究工作起步较晚，目前仍面临诸多挑战，特别是超低温条件（100-150 oC）下的脱硝技术。 基于国家当前严峻的大气环境污染现状及燃煤电厂在现有烟气处理运行模式下遇到的种种问题，我们创新性地提出了“除尘-脱硫-低温脱硝”技术路线（图2），即在电厂原有设备的尾端进行烟气脱硝处理。 与传统脱硝技术路线相比，本项目的研究成果具有以下显著特点： 1. 采用了新型工艺路线 传统燃煤电厂烟气处理多采用“脱硝-除尘-脱硫”的工艺路线（图2上）。这一路线能够很好地利用高温烟气，但催化剂寿命受制于粉尘的冲刷，通常只能稳定运行2-3年。 本课题采用“除尘-脱硫-低温脱硝”的技术路线（图2下），即在电厂原有设备的尾端进行烟气脱硝处理，既可以作为氮氧化物“超洁净”排放的有效保障，也可以作为脱硝工艺的新技术路线使用。 同时，由于烟气经过前期除尘和脱硫后，干扰组分（粉尘、SO2和碱重金属等）极大减少，这有利于催化剂长时间稳定运行。 2. 开发低温稀土基超低温脱硝催化剂填补了国内外研究领域空白 目前，我们开发的超低温脱硝催化剂经2000 m3/h级烟气流量侧线试验后，已连续稳定运行3000 h以上，脱硝效率保持在55 %以上，远远低于目前已有工业应用报道的脱硝催化剂温度（如，荷兰壳牌公司生产的TiO2-V2O5催化剂工作温度最低，为140 oC），进一步拓展了脱硝催化剂的最低工作温度区间（图3）。

"氯乙烯(VCM)主要用于合成聚氯乙烯树脂(PVC)。目前我国氯乙烯生产主要通过乙炔法生产。然而，乙炔法一直采用剧毒的氯化汞催化剂，严重制约着乙炔法的可持续发展。Au催化剂被众多研究者认为是最有可能工业化的非汞催化剂。本研究制备了一种促进型Au基催化剂，结果表明该催化剂对Au活性物种的失活、催化剂载体表面的积碳消除作用有明显的促进效应。稳定性考评结果显示，在工业条件下，氯乙烯选择性为100%，预估寿命超过3000 h。相关研究结果已申请多项中国专利。 项目已完成实验室小试和催化剂组成，载体等参数的优化和催化剂放大制备。拟应用于全国层面的氯碱行业替代剧毒氯化汞催化剂，即煤基乙炔氢氯化合成氯乙烯单体过程中的关键催化剂，在不改变原有乙炔氢氯化工业反应条件前体下仅替换现有氯化汞催化剂即可，具有较好的社会效益。"

我国目前工业副产氯化氢总量达380万吨/年，随着MDI、TDI、甲烷氯化物等涉氯产品的 大规模扩产和氯碱行业的发展，预计未来5年内副产氯化氢总量将达到500万吨/年，大量副产 氯化氢的循环利用问题已成为制约聚氨酯、氯碱、有机氟行业、农药、医药化工等众多行业发 展的共性难题。以氯化氢为原料生产氯气，实现氯资源循环利用，能够有效解决副产氯化氢问 题，打破国外技术垄断，促进新兴产业的健康发展和氯碱行业的优化升级。我们开发了具有自 主知识产权的高性能的铜基催化剂，在单管试验装置上连续稳定运行9600小时的基础上，建成 了国内首套千吨级中试装置，氯化氢的转化率超过80%，为2016年在上海化工区建成10万吨级 生产装置奠定了基础，该项目已被列入上海市科技成果转化和产业化项目，将使我国成为全球 第二个拥有氯化氢催化氧化制氯气技术的国家。

工业排放的挥发性有机污染物（VOCs）大多具有一定的环境毒性，VOCs的污染问题一直是世界各国极为重视的环境问题，并制定了相关排放法规。我国在生产和使用化学品过程中（如石化、制鞋业、皮革业、喷漆和涂料等行业），所产生的有机废气排放成为大气污染的主要来源之一，国内外实践证明催化氧化是治理工业有机气体污染物的最有效方法。本项目针对VOCs净化催化剂开发过程中要解决的两个关键难题（低温催化活性和高温稳定性；减少贵金属用量以降低生产成本），运用纳米技术开发了具有自主知识产权的净化催化剂的关键材料－高性能与稳定性有机结合的稀土储氧材料、高温稳定的大比表面氧化铝复合氧化物；在净化催 化剂的组成设计方面，充分利用我国丰富的稀土资源，提出了“稀土－非贵金属－微量贵金属”的催化剂活性组分设计方案，降低了贵金属用量，从而显著降低了催化剂生产成本；运用系统工程学原理解决了均质、稳定、高净化效率的整体式催化剂的制备工艺（真空涂覆－负压抽提技术）和基于纳米组装技术的活性组分一次性涂覆技术，从而制备了高性能的VOCs净化催化剂。本项目在多家化工企业得到了推广应用，产生了明显的经济效益和社会效益。

众所周知，炼油厂催化裂化装置中烟气轮机的安全运行和使用寿命在很大程度上取决于第三级旋风分离器排出的烟气介质中所含催化剂浓度和颗粒度的大小。为保证烟气轮机得以安全长期运行，有必要对烟气轮机入口的烟气进行在线实时监测，以及时了解烟气中含催化剂的浓度和粒度大小以及变化，并采取相应的控制措施。 我校最新研制的全自动TSM-2颗粒浓度和粒度在线监测系统，根据先进的Mie光散射理论，针对催化烟气的工艺特点和粒径范围，采用全散射原理和多波长消光测粒技术，可实时地获得颗粒的粒径分布和浓度数据。系统功能如下 1．能实现非接触连续测量。 催化剂检测范围：粒度：0.1微米—20微米；浓度：20—1000mg/m3。 2．系统使用开放式的数据库管理技术，采用树状管理结构。保证了系统的易扩展性和数据的易维护性，同时为用户提供了方便、开放、灵活的系统设置和组态功能。 3．采用两种数据保存方式：数据文件和数据库的形式，大容量的存储空间可以保留长期的监测数据。 4．查询催化剂监测数据。 5．报警： ①可以设置浓度报警限值 ②可以设置平均粒径报警限值 6．采样时间间隔设置：可以任意设置（大于１分钟），最快的采样时间间隔为５秒钟。 众所周知，炼油厂催化裂化装置中烟气轮机的安全运行和使用寿命在很大程度上取决于第三级旋风分离器排出的烟气介质中所含催化剂浓度和颗粒度的大小。为保证烟气轮机得以安全长期运行，有必要对烟气轮机入口的烟气进行在线实时监测，以及时了解烟气中含催化剂的浓度和粒度大小以及变化，并采取相应的控制措施。 我校最新研制的全自动TSM-2颗粒浓度和粒度在线监测系统，根据先进的Mie光散射理论，针对催化烟气的工艺特点和粒径范围，采用全散射原理和多波长消光测粒技术，可实时地获得颗粒的粒径分布和浓度数据。

利用 外源化学 手段 实现 生物大分子的功能 调控 ，一直以来都是化学生物学 的重要研究方向之一。陈鹏课题组长期致力于 “ 活细胞上的化学 反应 ” 的开发与应用 ， 提出 并发展 了 “ 生物正交断键反应（ Bioorthogonal  c leavage reaction ） ”  这一 新反应类型 ，突破了在活体内研究蛋白质功能的技术瓶颈，实现了一系列原始创新 （ Nat. Chem.   2014,  6 , 352-61 ;  Nat. Chem. Biol.  2016,  12 , 129-37 ;   Nature  201 9,   569 , 509-13 ） 。