揭示了沸石分子筛中硼中心的配位环境与催化丙烷脱氢性能的构效关系，率先提出双羟基硼物种作为丙烷脱氢的活性中心 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 开展沸石分子筛催化材料研究，阐明了惰性碳-氢键低温活化转化的机理，国际上率先提出分子围栏催化剂设计的新方法，克服了甲烷低温氧化中高甲烷转化率和高甲醇选择性不可兼得的领域难题，在70℃下突破性实现17.2%的甲烷转化率和92%的甲醇选择性；揭示了沸石分子筛中硼中心的配位环境与催化丙烷脱氢性能的构效关系，率先提出双羟基硼物种作为丙烷脱氢的活性中心，并在纯硅分子筛骨架中构筑具有此类硼中心开发出硼硅分子筛新材料，催化丙烷有氧脱氢中丙烷转化率达到41.6%，烯烃产物选择性超过80%（效率达到传统分子筛负载多聚硼材料的近十倍），为天然气和页岩气的高效利用提供了理论基础和技术支撑。 上述相关技术完成了实验室的小试研究，指标达到国际先进水平。准备进一步推进中。

一、技术背景 氮氧化物（NOx）是引起酸雨、光化学烟雾、温室效应和臭氧层空洞等一系列环境问题的主要污染物，对地球生态和人体健康产生了严重的影响。 燃煤电厂与热电厂所排放的NOx在人为固定污染源中占有很大的比例。因此，如何有效地消除电厂烟气中的NOx，已成为目前环境保护中一个令人关注的重要课题。国家对氮氧化物的控制与治理也逐渐严格起来，氮氧化物的控制技术将成为环境领域的一个新

本发明涉及一种仿生有机胍催化剂合成医用生物降解材料的工艺方法，特别是医用生物降解性聚酯类聚合物合成的新工艺方法，其特点是使用无毒、无金属的仿生醋酸六丁基胍和醋酸四甲基二丁基胍为催化剂进行环酯类单体(L-丙交酯，D，L-丙交酯，乙交酯，ε-己内酯)的开环聚合反应，从而合成高度生物体安全性医用生物降解材料。这一新工艺方法避免了使用目前广泛使用的具有细胞毒性的辛酸亚锡类催化剂。本工艺采用本体聚合法，聚合反应具有受控、活性聚合反应特点，不仅可合成均聚物，并且能用于合成具受控组成的嵌段共聚物。本工艺无三废污

新一代环保型柴油添加剂甲缩醛（DMM）新工艺  甲缩醛，又名二甲氧基甲烷（简称DMM）。因其毒性非常低可用于香料生产和药品合成的溶剂，又是面广量大的民用涂料的环保溶剂。DMM的另一个重要用途是合成聚甲醛。聚甲醛是一种重要的工程塑料，它机械强度高，可代替铜、铝等金属，在汽车工业方面有广泛的应用。DMM更重要的用途是作为柴油添加剂，它不仅可以代替部分柴油，减少原油进口量，还可以改善柴油的燃烧性能，减少颗粒物及氮氧化合物的排放，可以说它是下一代的新型柴油添加剂。目前，工业

成功发展了Rh(I)-SegPhos-PCy3催化体系，首次实现1,6-联烯-炔不对称环异构化反应，该反应通过新颖的5-exo-dig环化，可高效、高选择性制备一类具有氮杂5/6环系产物。值得一提的是，该反应也可适应于联烯末端含环状片段的底物，可一步制备高度挑战性的5/6/6或5/6/5环系产物，在复杂天然产物和药物合成中具有潜在的应用价值。 在此基础上，他们对该反应机理进行了系统的理论计算研究。结果表明，该反应经过一条不同寻常的环化途径，即Rh正离子作为π酸活化炔基，经5-exo-dig环化形成5/3并环Rh卡宾中间体，随后经一系列扩环、Rh辅助的C-H键活化/烯基异构化、C-C键活化、还原消除等过程完成催化循环，得到目标产物。在该过程中C-H键活化/烯基异构化过程是决速步骤，同位素标记实验也证实了这一点。该研究不仅首次实现了Rh（I）催化的不对称联烯-炔环异构化反应，展现了Rh（I）独特的催化活性和应用价值，理论计算研究也为此类反应提供了新的认识，为新的催化体系的设计提供了依据。

本发明公开了一种用于烯烃氧化的催化体系，属于有机催化领域，其为钯盐、非氧化还原活性金属盐溶于溶剂中形成的溶液，所述溶剂为有机溶剂和水形成的混合液；所述溶液中，钯盐与非氧化还原活性金属盐的摩尔比为1︰2～10，且钯盐的浓度为1毫摩尔/升～10毫摩尔/升。本发明还提供了采用如上所述的催化体系进行烯烃催化氧化的方法。本发明中催化体系能使反应体系简单、易于实现、原子利用率高、污染小，并且其反应效率高、成本低廉。

环境友好型聚酯用钛系催化剂系列产品包括PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PBS（聚丁二酸丁二醇酯）、聚酯多元醇（己二酸或对苯二甲酸基）、粉末涂料用聚酯等多个聚酯品种生产所需的催化剂。上述钛系催化剂外观均为浅黄色至无色透明液体，具有常温不水解、不含重金属元素、活性高、选择性高、添加量少、使用成本低、不属易燃易爆危险品等优点，是取代现有重金属（锑系和锡系）催化剂以及钛酸酯类催化剂的新一代环境友好型催化剂。该系列钛系催化剂产品由超细粉末国家工程研究中心自主开发，均已实现批量生产，并在大型聚酯生产装置（20万吨/年PET装置、1万吨/年PBS装置等）成功得到应用。

目前工业上生产丙酮酸乙酯的工艺是以乳酸乙酯为原料，经高锰酸钾氧化合成丙酮酸乙酯。该工艺虽然反应温度温和、成本低，但是该过程中高锰酸钾的使用量很大，高锰酸钾价格较贵，投加过量会引起出厂水色度升高，长期过量投加，反应产物水含二氧化锰易使滤料板结。且高锰酸钾与皮肤接触可腐蚀皮肤产生棕色染色，粉末散布于空气中有强烈刺激性，环境污染严重。现有专利技术则多采用氮氧化合物和碱催化乳酸乙酯制备丙酮酸乙酯。但这些方法催化剂会污染环境，含氯氧化剂有毒，难储存运输，对工业生产安全存在一定威胁且溶剂难于回收。 本成果采用负载型金属催化剂，分子氧为氧化剂，在低温、低压条件下即可实现乳酸乙酯到丙酮酸乙酯的高产率合成。 技术特点： 1．以氧气氧化实现乳酸乙酯到丙酮酸乙酯的有效转化； 2．乳酸乙酯来源广、价格低，是理想的原料； 3．氧气是最常见的气体，性质稳定，使用安全，易于控制，具有绿色化学优势，是氧化反应中最理想的氧源； 4．采用负载型金属催化剂，在优化反应条件下，乳酸乙酯的转化率100.0%，丙酮酸乙酯的选择性99%以上，催化剂与溶剂可重复使用。

C18饱和支链脂肪酸（异硬脂酸）是一种具有支链结构的长链饱和脂肪酸，分子式与硬脂酸相同，但是常温下呈液态。异硬脂酸及其酯在合成润滑油、液压油、燃料添加剂、高档化妆品、高分子材料、表面活性剂、纺织、涂料和医药等工农业生产的许多行业以及军事、航空等方面都有广泛的应用。异硬脂酸的生产只局限在欧洲的少数几个规模较大的油脂化工企业，如英国Corda、比利时 Oleon 等。在国内，一方面尚无企业掌握异硬脂酸生产技术，另一方面异硬脂酸产品需求逐年增长，2016 年我国进口异硬脂酸产品超过 10000吨。这样的局面造成异硬脂酸产品市场的供求严重失衡，价格居高不下。尤其在国内，该产品是典型的卖方市场，2019 年异硬脂酸国内的市场价格达到 6.5 万人民币/吨，利润惊人！ 近年来，江南大学自主研发了异硬脂酸合成工艺，以廉价的工业油酸为原料，经催化异构化、氢化合成异硬脂酸产品，可将异硬脂酸的生产成本控制在 1.5 万人民币/吨以内，同时产品质量达到 Corda 和 Oleon 的现有水平，发展前景广阔。 技术指标： 拥有低成本、高活性催化剂制备的核心技术； 掌握催化异构化、氢化关键技术参数； 掌握产品纯化分离技术； 催化合成异硬脂酸的收率超过 70%； 在小试基础上，开展 1000 倍工艺放大实验，效果良好。 项目成熟度： 1）小试成熟； 2）工艺放大：已经成功完成 1000 倍工艺放大实验； 3）产品成本：采用江南大学自主研发的合成工艺生产异硬脂酸，生产成本低于 1.5 万人民币/吨。 

研究背景 芯片是人类最伟大的发明之一，也是现代电子信息产业的基础和核心。小到手机、电脑、数码相机，大到6G、物联网、云计算均基于芯片技术的不断突破。半导体光刻工艺水平的发展是以芯片为核心的电子信息产业的基石，目前半导体光刻的制造工艺几乎是摩尔定律的物理极限。随着制造工艺的越来越小，芯片内晶体管单元已经接近分子尺度，半导体制作工艺的“瓶颈效应”越来越明显。随着全球化以及科技的高速发展，急剧增长的庞大数据量要求数据处理模型和算法结构不断优化升级，带来的结果就是对计算能力和系统功耗的要求不断提高。而目前智能电子设备大多存在传输瓶颈、功耗增加以及计算力瓶颈等现象，已越来越难以满足大数据时代对计算力与功耗的需求，因此提高运算速度同时降低运算功耗是目前信息工业界面临的紧要问题。 如当年集成电路开创信息时代一样，当下已经普及的光通信正在成为新革命力量的开路先锋。与此同时，光子芯片正在从分立式器件向集成光路演进，光子芯片向小型化、集成化的发展趋势已是必然。相对于电子驱动的集成电路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特点，利用光信号进行数据获取、传输、计算、存储和显示的光子芯片，具有非常广阔的发展空间和巨大的潜能。 项目功能 本项目瞄准光通信关键技术及核心芯片，基于量子阱二极管发光探测共存现象，探索关键微纳制造技术，研制出可以同时实现通信、感知功能的一体化光电子芯片。 技术路线 一、技术原理及可行性 本项目主要负责人王永进教授发现如图1所示的量子阱二极管发光探测共存现象，首次研制出同质集成发射、传输、调制和接收器件的光电子芯片，这些原创工作引起了业界相关科研小组地广泛关注，化合物半导体同质集成光电子芯片成为研究热点。香港大学的蔡凯威小组和申请人合作提出湿法刻蚀和激光选择性剥离技术，在蓝宝石氮化物晶圆上实现LED基同质集成光电子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉国王科技大学Ooi教授和美国加州大学圣巴巴拉分校Nakamura教授小组在蓝宝石氮化物晶圆上，研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院苏州纳米所孙钱小组在硅衬底氮化物晶圆上，研制出基于氮化物激光器的同质集成光电子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK调制方式下，InGaN/GaN量子阱二极管可实现Gbps的光发射、调制和探测速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。这些工作表明研发基于光子传输的化合物半导体同质集成光电子芯片以实现片上光子通信是可行的。   二、总体结构设计及工艺流程 本项目提出的同时通信/感知一体化光电子芯片基于常规的蓝宝石衬底氮化镓基多量子阱LED外延片进行设计，无需特殊定制的外延结构。以典型的2寸氮化镓基蓝光LED外延片为例，其外延片结构如图2所示，从下至上依次为蓝宝石衬底、AlGaN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱层和P型GaN层，通过调节InGaN/GaN多量子阱层的参数（层厚度与In的比例等等）可制备具有不同中心波长的光源器件。   图3为本项目所提出的同时通信/感知一体化光电子芯片结构。在蓝宝石衬底的氮化物晶圆上通过刻蚀和沉积等一系列晶圆级微纳加工技术，制备出单片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N电极可以采用倒装技术直接与基板相连，光线从透明的蓝宝石衬底发出，这样不仅使得器件具有优良的电性能和热特性而且简化了其后期的封装工艺。 三、技术创新优势 1、同一块晶圆上集成LED和PD使得两者间距离大大缩短，不仅有助于增强PD对蓝宝石表面反射光线的耦合，提升感知系统性能，而且缩小了器件整体外形，符合集成电子器件小型化、便携化的发展趋势； 2、单片集成的LED和PD器件相比于传统异质的、分立的LED和PD简化了封装形式和工艺，不再需要对LED和PD进行单独的封装，而且同质集成器件的基板也较异质结构的简单统一，极大地缩短了集成系统的制作周期； 3、同时通信/感知一体化光电子芯片采用相同的工艺就可以制作出LED和PD，简化了生长异质材料的复杂性，缩短了器件流片的周期，使用同一工艺就可将LED和PD进行批量生产，有效地降低了生产成本。 四、实验验证 本项目团队所在的Peter Grünberg研究中心拥有完整的LED器件制备、光电性能测试与电学性能测试平台，并且项目成员积累了丰富的测试技术与经验，能够满足本项目的同时通信/感知一体化光电子芯片测试同时表征光电参数与电学参数的需求。下图4所示为器件形貌表征图，从左边依次是扫描电镜图、光镜图、原子力显微镜图。   基于通信感知一体化芯片，本项目利用单个多功能集成器件成功实现了对人体脉搏的监测功能，如图5所示。   另外基于通信感知一体化氮化镓光电子芯片，我们还实现了照明、成像和探测功能为一体的LED阵列系统，如图6所示。该系统可以在点亮照明的同时，实现对外界光信号的探测与感知，通过后端系统处理后，再将信息通过阵列显示出来，实现多种功能的集成。 项目负责人王永进教授是国家自然基金委优秀青年项目、国家973项目获得者，他以第一或通讯作者身份在Light-Sci Appl.等主流学术期刊发表一系列高质量研究论文，获授权中国发明专利23项，美国发明专利2项，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次专题报道，荣获2019年中国电子学会科学技术奖（自然科学）、2019年南京市十大重大原创成果奖等。