一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 中国是聚氯乙烯产量最大的国家，占世界总产能25%左右，2016年我国PVC产能约2250万吨。生产中大多采用汞催化剂，但由于汞毒性大及国内资源枯竭等问题使该产业的持续发展受到了严重挑战。在此背景下，南开大学与新疆中泰集团合作开发的具有自主知识产权的新型绿色无汞催化剂技术实现对含汞有毒催化剂的彻底替代。经过多年的实验室研究及三年时间的中试侧线评价试验验证，该技术已经成熟，具备了大规模工业化推广的基础。与现用的汞催化剂相比具有无毒、环保、工艺先进等优点、与国、内外其它新型无汞催化剂相比具有活性高、稳定性好、成本低等优势。

项目简介： 中国是聚氯乙烯产量最大的国家，占世界总产能 25%左右， 2016 年我国 PVC 产能约 2250 万吨。生产中大多采用汞催化剂，但 由于汞毒性大及国内资源枯竭等问题使该产业的持续发展受到了严 重挑战。依靠科技的发展，创造出高效环保的无汞催化剂取代传统的 氯化汞催化剂，以及创造出单位产品产污系数最低且能源消耗最少的 现金工艺是聚氯乙烯发展的必然之路。 在此背景下，南开大学与新疆中泰集团合作开发的具有自主知识 产权的新型绿色无汞催化剂技术实现对含汞有毒催化剂的彻底替代。 经过多年的实验室研究及三年时间的中试侧线评价试验验证，该技术 已经成熟，具备了大规模工业化推广的基础。与现用的汞催化剂相比具有无毒、环保、工艺先进等优点、与国、内外其它新型无汞催化剂 相比具有活性高、稳定性好、成本低等优势。 项目特色： 本项目开发的绿色无汞催化剂在使用过程中反应转化率、选择性 均达到 99%以上，单程使用寿命超过 8000 小时，并具备可再生潜力。 在新疆中泰化学的 PVC 中试侧线评价装置中完成了三年三期中试评 价试验，使用效果良好。 市场应用前景： 未来几年间，中国 PVC 产能将保持快速增长，电石法生产 PVC 催化剂需求量也将增加，实行 50%无汞催化剂替换，约有 43-68 亿市 场空间。 

本发明公开了一种催化转化催化剂的再生方法。从反应器中移出的催化剂首先进入第一再生器中通过第一再生气进行吹扫再生。第一再生器出口的一级再生剂输送至催化剂流量分配器后分为两股物流分别进入第二再生器和反应器，进入反应器的一级再生剂流股的流量占流股中一级再生剂总流量的1-100%，部分一级再生剂进入第二再生器中通过第二再生气进行二次再生后得到的二级再生剂与一级再生剂流股合并后一同进入反应器。本发明可以有效提高现有反应器产能，避免催化剂的频繁烧炭再生并降低再生温度与温升，有利于延长催化剂总寿命，并且能够实现不同移动床反应器中催化剂流速的单独调控，可用于甲醇制丙烯的工业生产中。

成果简介：  本团队经过近十年的研发，突破多项关键技术，开发出具有自主知识产权的绿色、高效、廉价稀土基催化剂，可以替代贵金属催化剂（国内外），大幅度降低生产成本，总体上达到国际先进水平，具有极强的市场竞争力，也符合“中国制造2025”稀土资源高端产业战略布局。 构建了稀土（Ce，L

利用电解水制造高纯氢气是当前能源利用与转换中一个重大课题，因此，探索低成本、高效的水裂解制氢反应电催化剂具有重要意义。商用IrO2催化剂由于使用贵金属，成本非常昂贵。目前，单原子催化剂已被证明是用于氧气析出反应（OER）的有效催化剂，且由于这些单原子的配位环境，使得单原子催化剂具有高选择性。同时，单原子催化剂可以提高有效负载量，并减少至少10倍的贵金属使用。 制备单原子催化剂的典型方法

项目简介： 碳酸丙烯酯高能电池电解液．高效溶剂仅用作高能电池及电容器 的优良介质，世界市场所需碳酸丙烯酯 200-300 万吨。酯交换法生产 碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯达数十万吨。而目前国内生产 量在 1000-2000 吨，供不应求，市场前景十分广阔。随着社会对绿色 环保的重视，许多工艺会被清洁、环境友好工艺所代替，必然进一步 加大碳酸丙烯酯的市场需求。因其下游产品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、 聚氨酯的不断推广应用，其市场需求量还要不断增加。本产品碳酸丙 烯酯是一种高效溶剂和优良抽提剂，性质稳定、无毒、纯的溶剂对碳 钢设备没有腐蚀，它对高分子化合物具有良好的溶解能力。目前最受 人重视的是用来脱除天然气、石油裂解气、油田气、合成氨变换气中 的二氧化碳和硫化氢，效果显著。在电子工业上可作高能电池及电容器的优良介质，在高分子工业上可作聚合物的溶剂和增塑剂等。也可 以作油性溶剂以及烯烃和芳烃的萃取剂。在纺织工业上可用作合成纤 维的助剂和固定剂、纺丝溶剂或水溶剂染料颜料分散剂；此外，它还 是一种用途极其广泛的有机合成原料和中间体，如酯交换法生产碳酸 二甲酯的原料。 产品市场分析 仅用作高能电池及电容器的优良介质，世界市场所需碳酸丙烯酯 200-300 万吨。酯交换法生产碳酸二甲酯的所需配套原料：碳酸丙烯 酯达数十万吨。而目前国内生产量在 1000-2000 吨，供不应求，市场 前景十分广阔。随着社会对绿色环保的重视，许多工艺会被清洁、环 境友好工艺所代替，必然进一步加大碳酸丙烯酯的市场需求。因其下 游产品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不断推广应用，其市场需 求量还要不断增加。现国内市场价格为 7000-8000 元/吨。相关原料价 格：环氧丙烷 7500 元/吨和二氧化碳 300--700 元/吨。 现有技术情况 利用二氧化碳与环氧化物加成反应合成环状碳酸酯早已实现了 工业化，目前的研究主要集中在寻找高效均相催化剂以及非均相催化 剂。现行工艺大多采用均相催化过程，存在着催化剂的回收、循环使 用上的困难；且产物必需经过多步蒸馏等过程分离提纯，既耗时、耗 能，又增加设备的投资。此外，为制得高质量的产品和提高环氧化物 的转化率，许多工艺还得使用挥发性的有机溶剂。这一反应的非均相 催化过程尚未实现产业化，主要受非均相催化剂的活性和稳定性（即 催化剂的使用寿命）所限。 所属技术领域：一碳化学与化工及绿色催化技术，可再生资源的 化学转化利用。选题依据：基于人们对资源和环境问题的关注及实现可持续发展 的社会需求，以消除污染、合理利用资源、实现可持续发展为目标的 绿色化学已成为当前化学研究的热点和前沿。二氧化碳作为一种典型 的可再生资源，具有无毒、无腐蚀性、阻燃、化学惰性，大量存在于 自然界中等特点，无溶剂残留而且对环境友好等优点；同时它也是一 种温室气体，对它的资源化利用，还可以减轻环境负荷。回收再利用 的二氧化碳主要用于生产基本化工原料及具有应用价值的绿色化工 产品。目前，每年大约有 110 MT(百万吨) 的二氧化碳用于化工产品 的合成，如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的应用价值和广阔 的市场前景。基于资源和环境因素考虑，二氧化碳的化学转化与利用 吸引着越来越多研究者的兴趣，具有很高的应用价值和理论研究意义。 本工艺的目的 针对固体催化剂活性不高、稳定性不好的问题，设计与筛选高活 性、高稳定性固体催化剂，解决催化剂的回收使用问题和简化产品的 分离、纯化过程，以降低生产成本；用超临界二氧化碳替代有机溶剂， 实现无有机溶剂、对环境友好的清洁工艺过程，即工艺过程的绿色化。 技术内容 高活性、高稳定性固体催化剂的筛选：侧链带有铵盐、胺基等功 能基团的聚苯乙烯树脂能高效、高选择性地催化环氧化物与二氧化碳 反应制备环状碳酸酯。 催化剂的种类：苯乙烯系极性大孔吸附树脂、强碱性苯乙烯系阴 离子交换树脂、大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、大孔苯乙烯系 螯合性树脂、大孔弱酸丙烯酸系阳离子交换树脂、大孔强酸丙烯酸系 阳离子交换树脂。 上述高活性固体催化剂的回收、再利用。

电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。

汽油和柴油当中所含的硫和氮的化合物，会在燃烧过程中产生污染环境的硫氧化物和氮氧化物。目前的环境法规对液体燃料中的硫和氮的含量要求越来越低，因此，开发出适合于液体燃料脱硫、脱氮的催化剂是化工、环境领域的一个重要课题。而磁性金属磷化物，例如磷化镍，则是加氢脱硫( HDS) 和加氢脱氮( HDN)过程当中的首选催化剂。本项目通过一种较为简单的化学液相方法来制备磁性金属磷化物纳米晶体材料（包括磷化镍、磷化铁、磷化钴，以及它们的合金磷化物，与通常的制备方法相比，不需要用氢气

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心及化学与材料科学学院的曾杰教授团队和国家同步辐射实验室鲍骏教授团队合作，通过精准的氧化刻蚀，调控钯铂合金的形貌和组分，设计并构筑出了超立方体框架结构催化剂，其在氢氧燃料电池阴极反应中表现出高活性和高稳定性。研究成果以 “Pd-Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction”为题发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem.Soc. 2021,doi.org/10.1021/jacs.0c12282）。该研究团队受三维立方体向四维超立方体演变的启发，将钯铂均匀合金立方体进行氧化刻蚀，通过精准调控钯原子的去除和余下钯原子与铂原子的重排，得到钯铂合金超立方体框架结构（图 1）。此外，通过调节初始立方体中钯、铂两种元素的比例，还可以得到八足体和立方框架结构。在氢氧燃料电池阴极催化测试中，立方框架结构、超立方体结构和八足体结构的单位质量活性分别达到了商用铂碳催化剂的 4.1 倍，11.6 倍和 8.3 倍。此外，超立方体结构催化剂还表现出了最高的本征活性（2.09 安培每平方厘米）和优异的性能稳定性。密度泛函理论计算表明超立方体表面晶面的氧吸附能最接近于理论最优值，这一趋势与实际测试的氧还原活性顺序相一致。这种新的超立方体框架催化剂设计理念为今后相关电催化剂的设计提供了新的思路。

 该技术开发了稀土掺入的过渡金属复合氧化物脱硝催化剂新体系，无毒、无二次污染，可替代现有商用有毒的钒钛体系，取得了脱硝催化剂的自主知识产权；研发了具有助催化功能的支撑体及支撑体与催化活性组分高强结合的制备新技术，实现了脱硝催化剂原料国产化，大幅降低了催化剂的生产成本；在国华太仓电厂脱硝旁路系统进行了工况测试，在江苏华尔润集团有限公司建立了烟气处理量为1～2万Nm3/h的首个玻璃行业工业应用脱硝装置。测试和示范应用结果表明：新型脱硝催化剂效率高，活性温度窗口宽，机械强度高，耐水洗，失活后可再生，废弃的催化剂可资源化利用。研发出的稀土基脱硝催化新体系，具有无毒、高效；适温度范围宽；抗中毒能力强；寿命长，失活后可再生，降低运行成本50%，废弃的催化剂无二次污染，并可资源化利用等特点。  该项目受到国家科技部、发改委、环保部高度重视和大力支持，先后获得国家及部省级10项项目的资助。