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CuFe2O4复合材料催化氧化有机污染物的性能与机理
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
学号
冯畴境
化学化工学院环境工程
2019-2023
201931043101
李暄
化学化工学院环境工程
2019-2023
201931043116
罗雨欣
化学化工学院环境工程
2019-2023
201931043111
黄品杰
化学化工学院环境工程
2019-2023
201931043110
张一丹
化学化工学院环境工程
2019-2023
201931043105
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
周家斌
化学化工学院
教授
环境材料与污染控制
刘丹
化学化工学院
讲师
环境材料与污染控制
四、项目简介
工业生产当中产生大量的有机废水需要净化处理，对此问题，本课题准备采用光催化耦合基于硫酸根自由基的快速降解水中有机污染物。制备出磁性好、易回收且具有良好催化性能的Z型CuFe2O4/MnO2复合材料来活化PMS。PMS在复合催化材料表面会迅速反应生成硫酸根和羟基的自由基，同时在光照下实现电子空穴的有效分离。通过光催化和高级氧化产生的强氧化性的活性物种会争夺有机物的最外层电子来实现对有机废水的高效降解。
因为CuFe2O4具有磁性好、易回收、可重复使用、低毒、化学性质稳定、可见光催化活性等优点，可减少二次污染，且能够高效的活化PMS，此外，PMS可作为电子受体快速转移和消耗光生电子，实现电子和空穴的有效分离，提高其光催化活性。同时，通过掺杂MnO2颗粒进一步提高CuFe2O4催化剂比表面积，在反应体系中能够进一步活化PMS产生氧化自由基，从而有效地降解有机物。
西南石油大学
2023-07-20
聚苯乙烯催化氢化制备新型材料氢化聚苯乙烯
聚苯乙烯 (PS) 是用途广泛的重要聚合物，透明性好，但性脆易裂、拉伸强度低、耐热耐氧性能差。通过氢化改性，链上苯基加氢得到的聚环己烷基乙烯(PCHE)耐热、耐氧、拉伸强度、抗吸水等性能大幅提高。所制备得到PCHE产品的各项性能均优于PS、聚碳酸酯 (PC) 材料，PCHE透光率高达91%，PCHE的应力-光学系数也很低；PCHE耐冲击，质量轻 (比PC更轻) 、强度高，易加工；PCHE耐腐蚀、耐温耐湿；PCHE可以作为汽车、高铁、光学仪器等用高等透明树脂，是目前应用量大、价格高的PC材料的优良替代材料。然而聚合物加氢体系具有与小分子体系完全不同的特点，其分子尺寸大 (40-60 nm) 、聚合物溶液粘度远高于小分子溶液，传统粉末状催化剂存在分离困难、加氢速度慢、加氢条件苛刻等缺点亟待解决。本项目采用专用催化剂进行PS加氢。不仅有利于催化剂与物系的分离，有利于高粘流体的流动，强化物质传递。具有良好应用前景和经济价值。
华东理工大学
2021-04-13
纳米制冷剂水合物相变蓄冷材料的开发和应用
气体水合物相变蓄冷技术是一种新型的节能环保蓄冷技术，利用制冷剂水合物相变潜热储存能量，可将富余能量储存起来，然后在用能峰期将能量释放出来，在工业与民用建筑、空调、冰箱的节能中有重要应用价值。此研究项目基于溶液热力学和晶体生长理论，将常压下为液相制冷剂制备为热力学稳定的纳米制冷剂水合物相变蓄冷材料，将改变目前普遍利用机械力或外场等使水相和制冷剂相混合的方法，比传统蓄冷剂具有热力学性质稳定、反应速率快、制备简单、使用方便、蓄冷效率高的优点。
西安交通大学
2021-04-11
一种抗疟剂药物中间体材料的制备及合成工艺
青蒿素是目前为止最热门的抗疟疾特效药，由于它速效和低毒的用药特点，现已作为世界卫生组织推荐的药品。青蒿素从植物的花蕾和叶子中分离提取，但近来因为青蒿素的大肆提取，生态平衡遭到破坏，资源枯竭，所以不宜长久提取；此外，由于患者大多为贫苦地区的人民，购买力低下，承受不起青蒿素高昂的价格。对此，科学家们开始研究新的药物，希望能降低治疗的成本，也可以减少青蒿素的用量，保护生态环境。
在研发新药物的过程中，研究工作者发现一类含 trioxolane 单元的分子药物对于疟疾的抗击有着很好的效果。通过对药物进行改造研究，研究人员得到了药物性能优异的类似物 OZ439。通过口服，OZ439能完全消灭人体当中的寄生虫，现如今 OZ439 的合成已在瑞士进行了中试生产。
本项目是通过廉价的反应材料，经过催化转化制备合成 OZ439的所需重要中间体 HPCH。目前实验室已完成了催化剂的筛选和合成工作，所制备的催化剂在温和的反应条件下可以获得较高收率的 HPCH，其生产成本低于国外药企的要求。
开发计划：催化剂的放大制备及反应工艺的放大研究及优化，催化剂的循环利用和产品的分离及纯化。本项目初期一直与国外药企进行沟通合作，工艺优化后即可进入产业化阶段。
所需条件支持：希望能获得 100 万经费支持与 100m2 实验室支持，用于购置反应评价及催化剂放大制备设备。
南开大学
2021-04-13
光催化消毒灭菌技术
辽宁石油化工大学张静、李长波团队将多年研究成果“光催化消毒灭菌技术”、“生活污水、固体废弃物无害化处理技术”等关键技术无偿捐献给地方企业，助力企业战胜疫情早日复工复产。捐赠的技术首先在抚顺铝业有限公司试行。 光催化材料是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称，它涂布于基材表面，在紫外光及可见光的作用下，产生强烈催化降解功能，能有效地降解空气中甲醛等有毒有害气体，杀灭多种细菌和病毒，并将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理，具备除臭、抗污、净化空气等功能。张静教授多年研究光催化技术的实际应用，曾获得国家发明授权专利。采用该专利技术制备的纳米氧化钛溶胶，颗粒大小合适、粒子分散度好，消毒杀菌、净化空气效果好。将其喷涂在办公场所可以有效切断污染源，避免病毒扩散传播，维护员工身体健康。对人流密集重点区域（如会议室、办公室、食堂），除了采用传统酒精消毒剂外，还可以采用光催化消毒灭菌技术进行消毒。新冠病毒可通过粪便和污水传播扩散，针对这一情况，污水处理厂通过“紫外线、臭氧、次氯酸钠”进行“三重消杀”，但是过量消毒剂会冲击下游生化系统。因此，工业企业应该在生活污水出厂之前进行预处理，保证效果的前尽量提下减少消毒剂的使用。
辽宁石油化工大学
2021-04-10
纳米催化燃烧发电技术
针对目前日趋小型化的各种民用与军用微电子产品对高能量密度便携式电源系统的需求，开展新型清洁能源的研究尤为重要。纳米催化燃烧发电技术使得燃料可以充分燃烧，无需点火过程，无需任何机械运动部件就可以在纳米尺度下将热能直接转化为电能。燃烧所释放的能量，其单位质量输出的功率是传统使用的化学电池的几十倍，从而大大提高了能源利用率，更重要的是此反应的生成物是无毒的二氧化碳和水，是一种全新的燃烧方式。此发明已经获得了美国发明专利“Solid state transport-based thermoelectric converter”,US 7696668。已经首创完成了第一代NanoEPower的结构测试和芯片的设计制造，在一块邮票大小的硅片上集成了上千个微米级发电单元，纳米催化低温燃烧发电的概念已经完成了实验室原理验证。该项目得到了科技部、上海市科委、云南省科委等多家单位支持, 可以应用在芯片级纳米催化燃烧发电系统上。
上海交通大学
2021-04-13
邢伟教授团队在团簇催化和稠环芳烃电极材料等方面取得系列进展
受益于自优化配体效应和原子精度结构，Pt团簇基电催化剂表现出高质量活性、优异稳定性和抗CO毒化能力。理论计算证实，增强的电催化性能归因于三苯基膦配体的双重效应，它不仅可以调节原子级精确Pt团簇的形成，还可以改变Pt原子的d带中心，从而有利于获得*H、*OH 和 CO等中间体的良好吸附动力学。
中国石油大学（华东）
2022-05-31
无机铸造粘结剂及固化剂
中试阶段/n产品用于替代有机树脂粘结剂在铸造行业应用，强化绿色制造，产品性能达到有机树脂指标，若在铸造业推广应用，将产生明显经济与社会效益。液体固化剂的组成为：52～55.5％冶金镁砂粉，43.4～46.4％乙醇，1.1～1.6％聚乙烯醇缩丁醛。制备方法包括以下步骤：先将冶金镁砂粉和聚乙烯醇缩丁醛，密封混碾 5～10 分钟，初步混匀；再加入占冶金镁砂粉重量 30～35％的乙醇，密封混碾 2 小时得膏状物；再加入剩余乙醇搅拌，搅拌速度 300 转/分，搅拌时间 20～30 分钟，得液体固
湖北大学
2021-01-12
密封浸渗剂分离剂的开发
在机械的浸渗密封工艺过程中，需要将密封浸渗剂的回收重复使用，因此需要使用分离剂，本研究开发的分离剂已达到进口产品的使用性能，分离及清洗效果好。
关键技术：分离剂表面活性剂的选择及复配。
获得成果：已完成研究
江南大学
2021-04-13
密封浸渗剂分离剂的开发
在机械的浸渗密封工艺过程中，需要将密封浸渗剂的回收重复使用，因此需要使用分离剂，本研究开发的分离剂已达到进口产品的使用性能，分离及清洗效果好。
江南大学
2021-04-13