新能源学院赵学波教授领衔的氢能团队在具有工业应用前景的丙烷氧化脱氢制丙烯高性能催化剂研究方面取得新进展，相关论文《含硼金属有机框架化合物衍生的球形超结构氮化硼纳米片》（A Spherical Superstructure of Boron Nitride Nanosheets Derived from Boron-Contained Metal-Organic Frameworks）在国际化学领域顶级期刊Journal of the American Chemical Society发表。我校2016级博士生曹磊、新能源学院代鹏程副教授为该论文共同第一作者，新能源学院赵学波教授、代鹏程副教授、昆士兰大学Yusuke Yamauchi教授为共同通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位。 丙烯是极为重要的大宗化工基础原料，后续衍生出的众多有机化工产品在建筑、汽车、包装纺织等领域有广泛应用。近年来随着丙烯下游产业规模的迅速扩张，传统的丙烯来源已无法满足市场需求，因而亟需开发新的丙烯来源。丙烷氧化脱氢制丙烯具有底物转化率高、工艺能耗低和无积碳不易失活等优势，极具工业应用前景。但是由于产物丙烯容易与氧化剂发生过度氧化，降低了目标产物的选择性，从而让丙烷氧化脱氢工艺一直无法达到工业化的要求。因此，开发一种高效催化剂，抑制过度氧化，提升产物中丙烯的选择性是推动丙烷氧化脱氢发展最直接有效的手段。 氮化硼是目前烯烃选择性最高的丙烷氧化脱氢催化剂，但是单程烯烃收率离工业化需求仍有一定差距。通过可控合成提高活性物种在氮化硼表面的含量和分散度是一种提升催化性能的有效途径。构建分层的三维结构，尤其是基于二维氮化硼纳米片为基本单元的球状三维结构，有助于提高边缘活性物种的含量。除丰富的边缘活性位点外，特殊的三维球状结构促使反应混合气沿着球面进行有效地扩散并充分与活性位接触，提高催化剂的催化活性。然而迄今为止，如何控制氮化硼纳米片自组装形成三维球状超结构仍是一个充满挑战性的工作。 针对上述问题，研究人员以金属有机框架化合物（MOFs）为前驱体，通过溶剂热转换的方式制备了三维球形超结构MOFs纳米片（SS-MOFNSs），并进一步以SS-MOFNSs为自牺牲模板，制备了球形超结构氮化硼纳米片（SS-BNNSs）催化剂。 SS-BNNSs在丙烷氧化脱氢反应中表现出了优异的催化性能，510 ºC的操作温度下，产物中烯烃的收率达到了40.2%（丙烯，27.8%；乙烯，12.4%），远超商业化的氮化硼纳米片（丙烯，23.8%；乙烯，8.6%）和高比表面积的氮化硼纤维（丙烯，20.7%；乙烯，10.2%）。通过系统的表征可以发现，SS-BNNSs表面富含B-OH，让催化剂无须活化就可以直接催化反应进行，同时特殊的结构优势提高了活性物种的分散度，利于反应气与活性位点快速接触和产物丙烯的迅速脱附，提升了产物丙烯的单程收率。SS-BNNSs自组装的构造过程和结构优势带来的性能提升拓宽了催化剂的设计思路。 该研究成果获得审稿专家充分肯定，审稿专家一致认为该工作提出的含硼MOFs衍生三维超结构氮化硼纳米片具有很好的创新性，其作为丙烷氧化脱氢催化剂表现出的高烯烃收率在工业应用方面具有较大潜力，为丙烷氧化脱氢催化剂的研究提供了新的参考。

成果创新点 用于乙烯生产。乙烯是世界上产量最大的化学产品之 一，是一种重要的化工基础原料，目前石油化工产品中约 有 75%都是乙烯生产的，乙烯产品占有机化学品的 40%以上； 传统乙烯制备工艺为石脑油、乙烷蒸汽裂解技术，存在高 能耗以及副产物排放的问题。 传统乙烷蒸汽裂解生产乙烯方法反应温度在 1000 摄氏 度左右，能耗高；本方法反应条件温和，乙烯收率达到工 业生产要求，具有一定的市场前

用于乙烯生产。乙烯是世界上产量最大的化学产品之 一，是一种重要的化工基础原料，目前石油化工产品中约有 75%都是乙烯生产的，乙烯产品占有机化学品的 40%以上； 传统乙烯制备工艺为石脑油、乙烷蒸汽裂解技术，存在高能耗以及副产物排放的问题。 传统乙烷蒸汽裂解生产乙烯方法反应温度在 1000 摄氏度左右，能耗高；本方法反应条件温和，乙烯收率达到工 业生产要求，具有一定的市场前景。提供了与苛刻反应条件下乙烷无氧脱氢制乙烯工业路线相当乙烯收率的温和反应条件下（低于 450 摄氏度）乙烷氧化脱氢制乙烯反应催化剂，目前稳定性优于 200 小时。高性能高催化剂，该催化剂具有高乙烯收率，以及高稳定性的优势，能大大降低乙烷氧化脱氢制乙烯生产成本 

氢能源是高效的绿色能源，如何低廉高效的大规模生产是制约其应用的一个关键因素。近年来，电解水制氢受到学术界广泛关注，寻找廉价高效的非铂电催化剂成为时下研究热点。本项目分别采用辐射法及水热法制备了钼硫化物/碳纳米复合材料,其催化析氢性能优于商用Pt/C（20%Pt）催化剂，而且具有良好的催化稳定性,适合大规模制备。

氢能源是高效的绿色能源，如何低廉高效的大规模生产是制约其应用的一个关键因素。近年来，电解水制氢受到学术界广泛关注，寻找廉价高效的非铂电催化剂成为时下研究热点。本项目分别采用辐射法及水热法制备了钼硫化物/碳纳米复合材料, 其催化析氢性能优于商用Pt/C（20%Pt）催化剂，而且具有良好的催化稳定性, 适合大规模制备。应用范围 本项目实现了低成本电催化析氢催化剂钼硫化物/碳纳米复合材料的制备，可取代贵金属Pt/C催化剂，应用于电催化析氢领域。研究成果可直接用于电解水制氢、氢燃料电池及相关电动设备。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换效率高和环境友好等优点， 是电动汽车的理想动力源。但燃料电池电动汽车(FCV)的商业化，必须解决基 于碳载钳(Pt/C)催化剂FCV的高成本问题。 自2009年美国科学家在Science杂志报道氮参杂碳纳米管(NC)具有潜在 的氧还原(0RR)催化活性以来，化学家与材料科学家一直在探寻如何进一步 提高NC材料的0RR催化活性的方法，以代替目前燃料电池发动机中的Pt/C催化剂。因此，我们的研究团队基于氮参杂石墨烯(NG)材料，在国际上首次通过 “NG分子结构一NG电导率一0RR催化活性”的关联，找到了该科学难题的突破 点.我们在分子结构模拟的基础上，认识到三种氮参杂NG材料中，既唳型和既 咯型具有二维平面结构，使NG保持了石墨烯原有的平面共辗大兀键结构，具 有良好的导电性，因而具有优异的0RR催化活性；而丁基型NG为三维空间不 平整结构，破坏了石墨烯原有的二维平面共巍大e键结构，导电性差，因而0RR 催化活性低。因此，有效的氮参杂应以唬唳型和唬咯型为主，尽可能减少甚至 杜绝丁基型NG的形成。我们利用层状材料(LM)的层间限域效应，通过调制LM 层间距，在LM层间插入苯胺单体，层间聚合，然后热解的方法，获得平面氮参杂 达90%以上的NG材料。其催化0RR的半波电位仅比Pt/C催化剂落后60mV,是传 统方法下获得的NG材料0RR催化活性的54倍，以该材料为正极催化剂的质子 交换膜燃料电池的输出功率达580mW/cm ,与Pt/C催化剂的0RR活性处于同一 个数量级，为世界领先水平。我们开发的此类新型NG材料已经具备了在燃料 电池发动机中完全替代Pt/C催化剂的可能性。LM层间近乎封闭的扁平反应空间 不仅克服了传统开放体系下合成的NG以丁基型为主，导电性差，活性低的弊病， 而且也克服了开放体系下因掺N效率低而导致合成NG成本高的问题。该研究成 果意味着，长期困扰燃料电池实用化的高成本问题将不再是瓶颈问题。

PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯) 是通用高分子树脂之一。对废弃的PET塑料进行降解或回收循环使用是PET产业中不可缺少的环节，是塑料资源实现可持续发展中的关键之一。PET的回收方法主要分为物理回收、化学回收、物理-化学回收三种。目前PET化学回收工业化主要的两种方法分别是水解和醇解，在酸催化作用下酯键的水解，酸直接影响着反应进行的转化率、选择性和速度，目前多使用硫酸，但存在以下缺点：强酸酸性对反应设备腐蚀、分离能耗高、产品纯化难、催化剂不能回收、产生大量酸性废水。本项目首次合成专用固体催化剂，采用新工艺降解聚酯PET (对其它类型的聚酯也同样实现高效降解) 。该固体催化剂无毒、不腐蚀设备、可循环使用、环境友好，能很好地解决目前PET降解中的难题。

本发明公开了一种苯选择加氢制环己烯催化剂的制备方法。该方法将钌前驱体溶于助剂的金属盐水溶液中，将该酸性溶液装入高压釜中，在一定温度下液相氢还原一定时间后取出，倾析法水洗数次后，可以得到均一粒径的钌‑助剂苯选择加氢催化剂。将制备的钌基催化剂用于液相苯选择加氢制环己烯反应，在苯转化率为43%时，环己烯选择性可达82%。该制备方法步骤简单，原料易得，成本低廉且工艺绿色环保，具有很好的工业应用价值。

本发明涉及氧化银/钛酸铅纳米复合材料的制备方法，该复合材料由钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片和沉积在钙钛矿型钛酸铅单晶纳米片上的氧化银纳米粒子组成。采用巴比妥酸辅助的光沉积法制备，通过控制光照强度和光照反应时间，来调节所沉积氧化银纳米粒子的平均粒径，得到负载氧化银纳米粒子的氧化银/钛酸铅纳米复合材料。该复合材料增强了氧化银的催化活性，可用于指导氧化银与其它半导体纳米材料的复合。