所属领域：新材料 成果介绍：多孔金属材料由于具有比重小，刚性、比强度好，吸振、吸音性能、浸透性、通气性好等特点，被广泛应用于航空航天、国防工程、交通运输、建筑工程

高温 TiAl 金属间化合物多孔材料，解决了普通金属多孔材料高温抗氧化、抗酸碱腐蚀性能差，陶瓷多孔材料难以焊接组件化和强度较差等难点，提高了多孔材料的使用性能、扩展了服役环境。本成果涉及反应烧结法制备高性能高温TiAl 合金多孔材料的新技术和多孔材料孔隙形成机理。制备的 TiAl 多孔材料可应用于环保、化工、石油、冶金、矿山、食品、医药及生物等领域作为过滤、分离、隔热、生物骨架及催化剂载体等，对于废气废液净化回收、节能环保等具有重大意义。

利用微流控技术辅助非溶剂致相转化的方法，制备具有非对称结构的多孔陶瓷材料，包括中空纤维陶瓷膜，中空纤维陶瓷/碳复合膜和中空陶瓷微球等。

本成果——硅酸盐无机多孔吸声板以水泥、工业或建筑废弃料等无机物为主要原料，以水为分散剂，以原位组装技术制备。利用原位组装技术制备的硅酸盐多孔吸声材料吸声降噪效果优异（平均吸声系数＞0.8）；力学性能好，耐候性好（原料均为无机材料），质量轻（密度小于600kg/m3且可调），生态环保（生产无排放，且无二次污染），成本低（原材料广泛易得，且可利用工业废弃料作为原料），适应性广。

多孔金属材料由于具有比重小，刚性、比强度好，吸振、吸音性能、浸透性、通气性好等特点，被广泛应用于航空航天、国防工程、交通运输、建筑工程、机械工程、电化学工程、环境保护工程等领域。本技术是采用电解技术进行多孔金属材料的制备，利用外加剂的变化进行多孔金属材料孔的控制。

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。

本发明公开了一种通过中间载金有效提高分枝结构二氧化钛纳米线薄膜光催化活性的方法，包括如下步骤：在双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得反应液Ⅰ；将金属钛板浸没于反应液Ⅰ中，反应12~72小时；取出金属钛片，用去离子水清洗，干燥，热处理0.5~5小时；在去离子水中添加氯金酸和甲醇，得反应液Ⅱ；将热处理后的金属钛片浸没于反应液Ⅱ中，通过紫外光照射后，再浸没于硫酸溶液中，反应12~72小时，用去离子水清洗、干燥，获得分枝结构二氧化钛纳米线薄膜。本发明采用中间载金的方法，有效增加了纳米金颗粒与二氧化钛接触面积，显著提高了薄膜的光催化活性。

元素是构成生物的最主要元素之一。尽管大气中氮气的含量高达78[%]，但是氮气的活化十分困难。目前工业上广泛采用Haber�Bosch法将氮气还原成氨气，然而这一过程需要在高温高压下进行，因此能耗高。据统计，每年用于合成氨的能耗超过全球年能耗的1[%]。光/电催化固氮是合成氨的一种新途径，能够在常温常压下实现氮气的还原，因此引起了广泛关注。核心问题就是寻找和设计高效、稳定、低廉的催化剂。目前，高效的固氮催化剂主要是基于过渡金属（TM）化合物，而关于非金属催化剂的报道很少。这是由于过渡金属中空的d轨道和占据d电子的共存，既能够容纳氮气分子中N原子的孤电子对，又能够提供电子到氮气分子的反键轨道，从而活化N≡N三键、增强N‒TM键。通过分析硼原子的核外电子结构，王金兰教授团队发现sp3杂化的硼原子与过渡金属类似，也同时具有空轨道和占据轨道，因此有望用于氮气的活化与还原。通过结构、性能等多方面的分析，他们最终选择g-C3N4作为衬底来负载sp3­杂化的硼原子，设计了首个不含金属的单原子催化剂，B/g-C3N4。理论计算表明，B/g-C3N4可以在极低的起始电位(0.20 V)下，通过酶促机理有效地将氮气还原为氨气。此外，硼的修饰可以显著增强g-C3N4的可见光吸收，因此有望实现太阳能驱动的固氮反应。此外，该催化剂也具有很大的合成前景以及极高的稳定性。

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