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常温常压水相电催化合成氨的研究
合成氨工业对国民经济与社会发展具有举足轻重的作用。目前，每年全球氨产量已超过亿吨，其中大部分用于农业生产以解决粮食与温饱问题，其它部分用作重要的工业原料。此外，氨还具有含氢量高（质量比达17.6%）、易液化等优点，有望成为重要的清洁储氢与储能材料，具有广阔的应用前景。然而，由于氮气分子非常稳定且难以活化，温和条件下合成氨反应难以迅速进行。工业上广泛采用的Haber-Bosch方法通过高温高压（300–500摄氏度，100–200个大气压）等苛刻条件来促使高纯氢气和氮气在铁基催化剂表面进行反应生成氨，其能量和氢气都来自于化石燃料（如甲烷等），表现出高能耗、高化石燃料消耗和高二氧化碳排放等缺点。合成氨工业消耗全球每年3–5%的甲烷与1–2%的能源供给，并产生1.6%的二氧化碳排放。寻找合适的绿色替代方案，在温和条件下实现高效、低能耗、低排放合成氨，成为亟待解决的科学挑战。 电催化氮还原反应（总反应为N2 + 3H2O 2NH3 + 1.5O2）提供了一种可持续合成氨的新路径。该反应在常温常压下即可进行，以大量易得的水与氮气（空气）作为反应原料，以可持续能源（太阳能，风能等）产生的电能作为能量来源，即可实现“零排放”合成氨。因此，不论是作为传统Haber-Bosch方法的潜在替代者还是作为新型清洁能源体系的重要组成部分，电化学合成氨技术都具有极大的发展潜力与广阔的应用前景。 然而，电化学合成氨技术仍面临重大挑战，其发展严重受制于现有催化剂非常低下的选择性与活性。若要将该技术实用化，就必须同时大幅提升催化剂的选择性与活性。然而，现有研究经验与理论表明，该反应催化剂普遍面临严重的“选择性-活性”两难问题：具有理论高活性的催化剂通常会导致激烈的析氢副反应，从而表现出低的反应选择性；而可能具有高选择性的催化剂对氮的吸附又过强，导致产物难以脱附，表现出过低的反应活性。因此，为取得电催化合成氨研究进展，大幅提高催化剂的选择性与活性，就必须突破现有理论，发展新型催化剂与催化体系。
北京大学
2021-04-11
低温等离子体协同催化技术应用于废气处理
利用低温等离子体 - 催化协同技术降解空气中有机污染物的多相催化成为了一种较理想的环境治理新技术，该技术将低温等离子体技术和催化净化技术有机地结合起来，充分发挥二者之间的协同作 用，同时克服了两者各自的缺陷，因此具有良好的发展空间。项目主要创新点为采用催化技术与等离 子体技术协同去除废气开展研究工作，可在提高污染物去除率的前提下同时降低能耗，如在外加电压20kV，外加频率300Hz 的条件下，甲苯降解率可达到 85%；当在等离子体场中添加催化材料后，在同样条件下甲苯的降解率可达到 95% 以上；此外反应副产物臭氧、氮氧化物等浓度显著降低，为该项技术实现工业应用提供理论基础。已在北京小武基垃圾转运站进行了中试试验，结果表明，该技术可成 功用于恶臭气体的处理，对于H2S、NH3 和臭气浓度的去除效果可分别达到 75%、86% 和 93%，取得了良好的环境效益和社会效益。
北京工业大学
2021-04-13
基于气态污染物高效降解的光催化技术及组件
室内空气污染来源复杂，呈现低浓度、难降解、长期存在的特点，而采用传统技术难以达到长久 抑制环境毒素的目的。本项目开发出高效的纳米光催化材料，旨在利用光催化技术将光能转化成化学 能，将各类有机毒素、病毒分解、矿化，转化为无毒的无机物，达到环境净化的目的。光催化效率较 目前商业化光催化剂提高1-2 个数量级，具有高催化效率、长寿命的优点。获 2 项中国发明专利（公开），发表论文 8 篇。
北京工业大学
2021-04-13
生物质微波催化裂解制备富含丙酮醇生物油的方法
生物质微波催化裂解制备富含丙酮醇生物油的方法，其特征是以碳酸钠为催化剂， 以碳化硅为微波吸收介质，以微波源为加热源进行生物质裂解，采用冰水混和物冷却挥发分 获得富含丙酮醇的生物油。本发明利用微波在生物质粒子中形成的独特温度效应，以及碳酸 钠在微波场中对生物质裂解的独特催化效应，实现了丙酮醇的高选择性生成；通过本方法所 获得的丙酮醇在液体产物中的含量可达到 30-55％，大大提高对于丙酮醇的利用价值；本发 明方法所使用的原料和催化剂廉价易得，反应时间大大缩短。
安徽理工大学
2021-04-13
基于气态污染物高效降解的光催化技术及组件
北京工业大学
2021-04-14
含氯尾气吸收及次氯酸盐催化分解技术
目前在海绵钛生产、氯化钠熔盐电解、氯化锂熔盐电解、氯化钙熔盐电解、氯化钠电解制碱等工业生产中氯气尾气的吸收处理一般都是采用氢氧化钠溶液吸收生成次钠，或是采用石灰乳悬浮液吸收生成次钙，极少数企业采用氯化亚铁溶液吸收生产三氯化铁。由于吸收生产的次钠或次钙有效氯含量不高，难于直接销售。在一些中小型生产企业是利用石灰乳液对次钠溶液、氯化物残渣及还原车间废气水洗液等一起中和处理，经调整pH值和过滤，将废盐残渣填埋，废水循环一定次数排放,造成环境污染。或将次钠、次钙溶液泵入氯回收罐中,加盐酸,次钠或次钙与盐酸反应生成氯化钙的同时又会产生氯气,需要进行处理，该工艺副流程长，投资大；或采用加入大量还原剂还原次钠或次钙生成氯化钠或氯化钙，该法试剂消耗量大，除杂工艺复杂；四川大学经过多年研究,开发成功了采用氢氧化钙溶液吸收氯化尾气及催化转化次氯酸钙制备氯化钙新技术和氢氧化钠溶液吸收氯化尾气及催化转化次氯酸钠制备氯化钠新技术, 与现有氢氧化钠、氢氧化钙溶液吸收及普通废盐液处理工艺相比具有如下优势：工艺流程短，废气排放达到环保高标准要求，残渣排放量小，无废水排放，副产物工业氯化钙、氯化钠为用途广泛的化工产品，可产生一定的经济效益。技术安全、可靠程度高。
主要技术、指标：
尾气放空根据HJ14-1996 《环境空气质量功能区划分原则与技术方法》一般工业区执行二级标准，参照GB16297-1996 大气污染物综合排放标准执行。
无水氯化钙产品化学成分——按照HG/T 2327-2004标准执行。
氯化钠产品满足GB/T5462-2003精制盐二级标准。
建设投产条件（投入资金情况、需要的厂房、使用配套设施状况等）：
对于尾气中氯气含量为10-400kg/h的尾气项目，预计工程总投入费用（设备、安装、厂房、土建等）为1000万元。
四川大学
2023-05-15
二氧化碳催化加氢制备高品质汽油
成果创新点 主要技术创新路径：一步催化二氧化碳加氢高选择性 制备高品质（清洁）汽油 核心解决问题、核心优势：一步催化二氧化碳加氢高 选择性制备汽油,即缓解能源危机又能改善环境问题。催化 剂由金属氧化物和分子筛两部分组成，金属氧化物可以较 大规模制备，分子筛的价格也比较低廉，催化剂稳定性较 好，有工业推广前景。 这种方法所制备的汽油有别于传统石油裂解制备的汽 油，其不含硫或磷，
中国科学技术大学
2021-04-14
卤代芳硝基化合物高选择性催化加氢
卤代芳硝基化合物高选择性催化加氢合成卤代芳胺化合物是精 细有机合成中的重要反应，对医药、染料中间体的合成具有重要意义。 常见的催化体系如:选用 Pd、Pt 等贵金属负载型加氢催化剂在卤代 芳硝基化合物的催化加氢合成卤代芳胺化合物的过程中存在严重的 脱卤现象，使得卤代芳胺化合物的选择性较差。针对上述脱卤问题，本课题开发了一种基于非贵金属 Fe 的负载 型催化剂，该催化剂在卤代芳硝基化合物的催化加氢合成卤代芳胺的 过程中具有较高的催化活性，且催化过程
兰州大学
2021-04-14
二氧化碳催化加氢制备高品质汽油
主要技术创新路径：一步催化二氧化碳加氢高选择性制备高品质（清洁）汽油
核心解决问题、核心优势：一步催化二氧化碳加氢高选择性制备汽油,即缓解能源危机又能改善环境问题。催化剂由金属氧化物和分子筛两部分组成，金属氧化物可以较大规模制备，分子筛的价格也比较低廉，催化剂稳定性较好，有工业推广前景。 这种方法所制备的汽油有别于传统石油裂解制备的汽油，其不含硫或磷，燃烧后不释放硫氧化合物和磷氧化合物等有害物质，辛烷值高，防爆性能好，是高品质的清洁汽油。
中国科学技术大学
2023-05-25
南工大实现太阳光驱动光催化内建电场重构
南京工业大学教授陆春华、寇佳慧与东南大学教授赵远锦合作制备了一种多功能光催化复合纤维，首次实现了太阳光驱动内建电场重构，并有效增强光催化性能提高。日前，这一研究成果以《构筑红外光响应的光生电子驱动器来增强光催化产氢》为题，作为封面文章发表在《先进材料》上。光催化反应是在太阳光照射下完成的化学反应，如果能够在太阳光照射下实现内建电场重构，那么内建电场重构增强光催化这一研究策略将有效推动光催化技术的实际应用与发展。据论文第一作者、南京工业大学材料科学与工程学院博士生代宝莹介绍，课题组创新性地设计并构筑了热释电—光热—光催化复合微米纤维PVDF-HFP/CNT/CdS-Pt系统，以实现太阳光驱动内建电场重构，并显著提高光催化分解水制氢效率达5倍以上，对应的平均表观量子效率约为16.9%。为了充分发挥光热材料和热释电材料的性能，该团队将光催化反应局域在构筑的复合纤维的表界面，形成热收集型光催化微反应器。为了得到最佳的光催化性能，他们探讨了热释电基底、光热材料含量等与热释电电势输出及光催化性能的关联，并对复合螺旋纤维的光催化稳定性进行了探索。其研究表明太阳光驱动内建电场重构可实现光催化性能的显著提高。另外，该团队通过变温荧光和变温光电化学表征等技术手段，探索了热释电内建电场对光生载流子分离、传输及寿命的影响，为未来太阳光驱动内建电场重构增强光催化性能的研究提供了理论依据与指导。据了解，该研究成果将来可以用来分解水制备清洁可再生能源氢气、还原温室气体二氧化碳、氮氧化物固定、降解生产和生活中形成的有毒有害物质（如工业有机染料、医用抗生素、家居装修产生的甲醛等）等，以缓解日益严峻的环境和能源问题。相关论文信息： https://doi.org/10.1002/adma.201906361
南京工业大学
2021-04-11