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中南大学刘小鹤团队在廉价电催化材料领域取得系列进展
项目成果/简介:该团队制备了一种负载氧化镍(NiO)纳米晶粒的聚合物氮化碳(g-C3N4, CN)二维纳米片新材料，通过构建具有金属性的Ni-N键形成高导电界面，大幅提高了催化效率，该策略拓展至其他的过渡金属氧化物(Co3O4、Fe2O3、CuO等)也获得了成功。同时，该团队还开发了过渡金属基层状蛇纹石结构的纳米催化剂，进一步实现高效电催化。通过设计合成不同比例的Co、Ni基蛇纹石CoxNi3-xGe2O5(OH)4纳米片，调节材料的电子能带结构和导电特性，有效加快了催化效率，在碱性和中性条件下均表现出比传统过渡金属氢氧化物和商业RuO2更优异的催化活性和稳定性。 此外，该团队以二维金属-有机框架（2D MOF）纳米片为前驱体制备了新型二维复合纳米催化剂。通过引入吡啶作为抑制剂，借助溶剂热反应和热处理制备了氮原子掺杂的Ni-Ni3S2@碳复合纳米催化剂，大幅度提高了催化性能，为二维金属-金属硫化物@碳多元复合材料的合成提供了新的思路。
中南大学
2021-04-10
二氧化碳电还原反应高效催化材料的研究
本研究设计并合成了无定型 Ag-Bi-S-O 修饰的 Bi 0 纳米颗粒，将其应用于二氧化碳电还原反应中 （图 1 ） 。 该研究工作首先通过溶剂热法制备了 AgBiS 2 纳米棒，并将其在空气中煅烧处理，得到了组成为 Ag 0.95 BiS 0.75 O 3.1 的双金属硫氧复合物纳米棒。在进一步电化学还原预处理后，该复合物被转化为无定型 Ag-Bi-S-O 修饰的 Bi 0 纳米颗粒。这种新型二氧化碳电还原催化剂在仅有 450 mV 的过电位下，实现了高达 94.3% 的甲酸法拉第效率和 12.52 m A/ cm 2 的甲酸部分电流密度。通过与 AgBiS 2 、 Bi 硫氧复合物及 Bi 2 S 3 参比样品进行对比，发现在电化学还原预处理过程中，金属硫化物中的 -2 价硫会转化为 H 2 S 并离开电极表面，只有金属硫氧复合物中被氧化为 +6 价的硫能保留在催化剂中。后续实验表明 ，这一部分硫能促进水的解离，而甲酸形成过程中所需的 H + 正是来自于 H 2 O 。因此，甲酸的生成被极大程度地促进。另一方面， Ag-Bi-S-O 修饰 Bi 0 纳米颗粒中的 Ag ，有利于电荷在电极中传递，提高了催化剂的电流密度。在过电位为 450 mV 时，更大的电流密度可以提高阴极附近的局域 pH ，而更大的局域 pH 能进一步提升硫促进水解离的效用，同时抑制氢析出反应的发生。因此，无定型 Ag-Bi-S-O 修饰的 Bi 0 纳米颗粒可以在极低的过电位下将二氧化碳高活性、高选择性地转化为甲酸。
北京大学
2021-04-11
二维钙钛矿纳米材料用于光催化降解黑臭水体
焦化厂外排废水含高浓度有毒、难降解的氰化物、COD及氨氮称为焦化废水，是一种较难处理的有机废水，传统处理方法后无法达标。随着国家对环保问题的的日益重视以及国民环保意识的不断提高，废水的排放标准也变得更为严格。各国学者经过不断的探索研究出了一些新的焦化废水处理技术，如：电化学氧化技术、光催化氧化技术、膜技术等。这些技术对焦化废水中的污染物处理的较为彻底且不会产生二次污染，但是这些技术投资成本和运行成本较高并且很多仍处于理论研究和实验室研究阶段，较难实现大规模工业化应用。
同济大学
2021-02-24
含碳耐火材料用系列粘结剂生产技术
含碳耐火材料按显微结构分，有陶瓷结合型和炭结合型两大类，而炭结合型属于不少耐火材料，一般所谓的含碳耐火材料均指此类。其生产工艺是先将粘结剂和粗颗粒骨料混匀，使粘结剂在粗颗粒表面形成一层薄膜，然后加入耐火材料细粉和石墨粉混匀后成型，经200℃热处理后的粘结剂固化形成固体框架把耐火材料和石墨粉结合起来得到不烧含碳耐火材料制品。显然，所形成的碳框架的连续性及强度对制品的性质有很大的影响。只有对耐火材料浸润性好且高温残碳高的粘结剂，才能形成完整性好且强度高的碳框架。因此对含碳耐火材料用粘结剂必须具有浸润性好，残碳率高的特性，同时对工业生产而言还要求其常温流动性好，无刺激性气味等。 伴随着含碳耐火材料的研制与生产，曾先后试用过煤焦油沥青、石油沥青、酚醛清漆等作为粘结剂，但均因存在各种各样问题，工艺过程有严重污染或者制品性能不能满足要求等。因此，研制满足含碳耐火材料要求的粘结剂是含碳耐火材料得以广泛应用的关键之一。 本技术是用焦化副产酚类产品和甲醛为主要原料，以1.2～1.5mol比按照一定的方式投入反应釜，在A、B两种催化剂的作用下，在25～90℃范围内，以0.6～0.8℃/分钟的升温速度先后经过升温反应→维温反应→减压脱水→粘度调整→质量检验→冷却放料等工艺过程，最终获得满足要求的粘结剂制品。整个工艺过程的时间为6～7小时。 产品质量： 1.外 观 淡黄色至棕红色 2.密 度（30℃） 1.220～1.240 3.粘 度（30℃） 3.0～8.0Pa.s 4.固含量（205℃） >76.0％ 5.残碳率（900℃） >46.0％ 6.水 分 <6.0％ 与国内外同类型产品比较，本产品及生产技术具有以下特点：1.产品适用范围广：适用于镁碳砖、铝碳砖、镁铝碳砖、铝锆碳砖等含碳耐火材料的生产；2.保质期长：室内保存产品的保质期可达三个月；3.粘度可调：可以按照使用对象的制品性能要求和生产工艺要求，季节要求，气温要求灵活调整产品的粘度；4.浸润性好：混料均匀，成型性好；5.生产工艺全封闭：6.基本无污染；7.工艺条件温和，易于控制；8.使用量少：用量仅为耐火材料的3.8％～4.0％，明显降低含碳耐火材料的成本；9.耐火材料制品的性能提高：使高温抗折强度明显提高，转炉炉龄提高。
上海理工大学
2021-04-11
共价有机框架材料可见光催化还原CO2的最新成果
CO2资源化利用不仅可以缓解温室效应引起的环境问题，而且还可以解决日益严峻的能源枯竭问题。以太阳光为直接驱动力的光催化还原CO2生成有机物是较为理想的途径之一，也是极具挑战性的前沿方向。含氮共价有机框架材料（COF）拥有良好吸光能力和电荷传输能力，具有高稳定性、高CO2吸附量、易于设计调控和修饰等优点，是一类非常有潜力的光催化固碳材料。我所通过胺醛缩合席夫碱反应合成了一系列具有相同结构不同官能团的酮胺基COF材料TpBD-X [X = -H2、-(CH3)2、-(OCH3)2和-(NO2)2]，并研究不同官能团对该类材料光催化还原CO2性能的影响。结果表明，官能团的引入会影响TpBD的可见光吸收能力，改变其能带结构；与吸电子基团相比，该COF材料中的给电子基团更有利于光催化还原CO2的进行，其活性顺序为-OCH3 > -CH3 > -H2> -NO2。结合各种表征技术，发现给电子基官能团可以增强该类材料的共轭效应，提高可见光吸收，加快光生电荷分离与迁移，进而提高光催化还原CO2活性。该研究不仅可以拓展COF材料的实际应用，还可以丰富光催化理论，对于CO2的固定转化具有重要的理论指导意义和实际应用价值。
浙江师范大学
2021-04-30
酶催化可控释放一氧化氮生物材料制备方法
该材料具有良好的加工性，能制备成可注射溶液、薄膜、多孔支架、以及静电纺丝纤维膜等多种产品。由于一氧化氮能够可控按需释放，CS-NO及其复合材料可用于治疗糖尿病下肢缺血、皮肤损伤和心梗疾病。
南开大学
2021-04-10
金属催化亚胺与一氧化碳共聚法合成多肽类材料
成果与项目的背景及主要用途 一种在金属催化下亚胺与一氧化碳共聚合成多肽类聚合物材料的新的、简捷的方法，不用氨基酸为原料，以廉价的亚胺和一氧化碳为单体，在金属催化下发生交替共聚，直接生成多肽，从而使合成多肽的成本大大降低。这一途径将可以避免繁杂的合成和活化氨基酸的步骤，使得多肽的合成和传统的方法(如开环聚合反应法)相比，被大大地简化。所得到的多肽类材料，在生物医学材料和制药等领域具有重要用途。 技术原理与工艺流程简介
南开大学
2021-04-14
金属催化亚胺与一氧化碳共聚法合成多肽类材料
一种在金属催化下亚胺与一氧化碳共聚合成多肽类聚合物材料的新的、简捷的方法，不用氨基酸为原料，以廉价的亚胺和一氧化碳为单体，在金属催化下发生交替共聚，直接生成多肽，从而使合成多肽的成本大大降低。这一途径将可以避免繁杂的合成和活化氨基酸的步骤，使得多肽的合成和传统的方法(如开环聚合反应法)相比，被大大地简化。所得到的多肽类材料，在生物医学材料和制药等领域具有重要用途。
该方法是在高压釜中，以 1，4-二氧六环为溶剂，在 800psi 压力的 CO、50℃油浴以及在催化剂作用下，亚胺与 CO 共聚得到产物多肽。采用一种简单的金属钴化合物作催化剂，能有效地催化亚胺和一氧化碳的交替共聚，得到高分子量和低分散度的多肽类聚合物。方法简捷。
已取得的知识产权：
本项目得到国家自然科学基金资助，是一项具有原始创新性的科研 成 果 ， 已 申 请 2 项 中 国 专 利 （ 申 请 号 200610129890.1 ，200710195204.5）和国际专利（申请号 PCT/CN2007/003465），还将对后续发现及时申请专利保护，因此将拥有该技术的全部知识产权。成果发表在化学刊物 Angew.Chem.，已受到学术界和一些国外公司的关注。
应用前景分析及效益预测：
应用行业：生物医学材料、制药、功能材料。该项目所提供的新型多肽类化合物，已经能够为生物医学工程领域提供一类新的重要的可供选择的材料。从长远来看，开发出多个新的有效的催化剂体系，实现更多类亚胺与一氧化碳的共聚，最终使该方法成为一种广泛有效的多肽的合成方法，将具有重大的社会和经济效益。
应用领域及能为产业解决的关键技术：
作为新的生物医学材料可能具有更好的生物兼容性，因而代替现有材料用于人工血管等方面。此外，还可被用作药物的糖衣以及具有药物缓释等功能。如能实现一般肽类的合成，其低廉的成本将有潜力替代用任何其它合成方法得到的该类产品。不用氨基酸为原料，而是以廉价的亚胺和一氧化碳为单体，从而使合成多肽的成本大大降低、方法大大简化。
技术产业化条件：
投资规模约 500 万元（不含基建投入）。
南开大学
2021-04-13
仿生催化氧化技术
以酶类结构的金属卟啉为催化剂，模仿生物氧化历程，突破温和条件下高效、专一活化氧气的技术难 题，实现高附加值含氧有机化物的合成，并致力于实现该技术的工业应用，填补国内外技术空白，从本质 上解决化工领域氧化过程的安全隐患。
中山大学
2021-04-10
尾气催化器
山东宇洋汽车尾气净化装置有限公司
2021-08-27