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高铱单原子负载氧化镍用于高效电催化析氧
近日，南方科技大学材料科学与工程系副教授谷猛课题组、物理系副教授徐虎课题组联合俄勒冈大学教授冯振兴团队在单原子催化领域取得重要进展，相关研究成果在国际顶级学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上在线发表，并被选为封面论文。论文题目为“高铱单原子负载氧化镍用于高效电催化析氧（Ultrahigh-loading of Ir single atoms on NiO matrix to dramatically enhance oxygen evolution reaction）”。谷猛介绍，负载量难以提高是目前单原子催化剂发展的主要瓶颈之一，而这项研究不仅将单原子负载质量分数提高至18%，获得了目前同类材料报道中的最高负载量，还能使催化剂维持较高的活性和稳定性。另外，谷猛课题组博士后王琦通过这种方法，进一步获得了高负载量的Mn、Fe、Co、Ru、Ir、Pt等单原子掺杂NiO，验证了该制备方法的普适性，为单原子催化剂的研究提供了更实用且可靠的研究思路。
南方科技大学
2021-04-11
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
一种利用全细胞催化合成海藻糖的方法
成果简介： 利用基因工程手段将含有海藻糖合酶的基因导入到大肠杆菌BL21中得到重组大肠杆菌，发酵培养能大量生产海藻糖合酶的重组细胞，通过使用生物表面活性剂对重组细胞进行通透性处理，经处理的细胞以麦芽糖为底物合成海藻糖。经透性化处理的大肠杆菌以25 %-35 %的麦芽糖为底物合成海藻糖。在20-25 ℃反应16-20 h底物的转化率可达到55 %
南京工业大学
2021-01-12
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
新一代价廉高效空气电池用电催化材料
设计合成了C/ a-MoC /Ag三组元复合电催化剂，巧妙利用高度石墨化多孔碳矩阵的高导电性、a-MoC的稳定性、Ag纳米团簇的单分散性和优越氧吸附特点，C、a-MoC和Ag之间相互作用产生有效协同效应，使得C/ a-MoC/Ag复合催化剂具有可以与贵金属铂媲美的电化学氧还原性能。通过旋转圆盘电极测试了C/ a-MoC/Ag新型复合催化剂在碱性条件下的氧还原电催化性能（如图1），C/α-MoC/Ag的半波电势迁移到电势更正的位置（−0.145 V ），这表明氧分子还原性能由于C/α-MoC和Ag之间的协同作用得到了很大的提升。尽管Pt/C电极产生了更正的半波电势（-0.125V），但是C/α-MoC/Ag复合催化剂在-0.8V的质量传递限制电流密度相比Pt/C来说增长的斜率更大。更重要的是Ag在C/MoC/Ag中的含量仅为百分之6.7，相对于20%Pt/C来说极具有商业应用价值。为了进一步阐明C/α-MoC/Ag的协同效应，他们利用DFT理论研究了氧气分子在a-MoC(001)负载Ag纳米颗粒的吸附行为（图2），结果表明，相对于纯的a-MoC(001)面比较来说，少量Ag负载后，整个基地表面上氧气分子的活化能均大大降低(>0.28eV)，充分说明了复合催化剂C/α-MoC/Ag三成分之间的有效协同效应。此研究为设计新一代价廉高效空气电池用电催化材料提供了新思路。
南方科技大学
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
面向太阳能燃料制备的高效光电催化材料
哈尔滨工业大学
2021-04-14