氧气还原反应是燃料电池中最常见的阴极反应，即氧气通过四电子过程结合电子和质子转化为水。 氧气还原催化剂是燃料电池阴极至关重要的组成部分，其性能的好坏直接决定于最终电池的性能。铂（Pt）是最常用的一种高效的氧气还原反应催化剂。然而，由于Pt的价格非常昂贵，给电池带来非常高的成本。而近年来，开发的基于杂元素掺杂的碳纳米材料，尽管成本比Pt低，但是其制备过程相对较复杂，难以实现规模化生产。 而对于电池的发展，低成本和高性能是永恒追求的目标。本成果提供了一种超低成本、高效率氧气还原催化剂的制备方法。该方法以天然纤维素为原材料，具有成本低、制备简单等优点，所制备的氧气还原催化剂在0.1M KOH中的氧气还原催化电流高于常用的20wt% Pt/C催化剂。

微生物燃料电池（MFCs）是利用微生物的新陈代谢氧化化学物质并释放电子，把化学能转化为电能的一种电化学装置。MFCs由于具有去污和产电双重功能，是一种“绿色”能源。其最具潜能的应用是污水处理，即利用微生物分解污水中的有机物，并将转化为可用的电能。且整处理过程不用曝气，可节省大量的耗能。目前，微生物燃料电池的发展和应用中最大的障碍是材料的成本和性能。 本研究利用低成本的天然木质纤维素为原料，采用直接碳化的方法来制备三维大孔碳材料作为微生物燃料电池的阳极材料，并取得突破性进展，。 相关系列研究结果2012年分别发表在Journal Material Chemistry, ChemSusChem 以及Energy & Environmental Science等国际权威杂志上。特别地，基于天然纤维制备的波纹层状三维碳阳极，阳极电流密度提高了10倍，达到了200 A m-2，该结果2012年已发表在能源环境领域顶级杂志Energy & Environmental Science上，影响因子9.61. 该研究成果制备的材料成本低，性能优异。该研究成果结合我们的阴极氧气还原催化剂的研究成果，以及后续的隔膜研究成果，将可微生物燃料电池的在污水处理中的规模化应用。

Ø 项目针对目前粘胶纤维工业生产过程存在的污染严重问题，采用自行设计的高压热蒸汽闪爆（Steam Explosion，简称SE）技术，在超分子水平实现对天然木纤维素快速、安全可靠、低污染物理改性并固化其构象，同时利用环保、廉价的新型纤维素溶剂体系，实现温和条件下纤维素的溶解，通过真空脱泡、充氮、喷丝、凝固等工艺的优化获得了纤维素纤维的绿色湿纺技术，丝性能达到或超过粘胶丝。

成果简介：项目针对目前粘胶纤维工业生产过程存在的污染严重问题，采用 自行设计的高压热蒸汽闪爆（Steam Explosion，简称 SE）技术，在超分子水平实现对天然木纤维素快速、安全可靠、低污染物理改性并固化其构象， 同时利用环保、廉价的新型纤维素溶剂体系，实现温和条件下纤维素的溶解， 通过真空脱泡、充氮、喷丝、凝固等工艺的优化获得了纤维素纤维的绿色湿 纺技术，丝性能达到或超过粘胶丝。 技术领域：工业材料 应用范围：粘胶纤维工业生产 技术创新：1）建立了

天然纤维增强塑料复合材料在市场上持续增长显著。2000年，北美天然纤维增强复合材料的市场已经超过1.5亿美元，到2005年，整个市场销售超过14亿美元，年增长54%。但是天然纤维热塑性复合材料作为新材料在我国尚处于起步阶段，还没有形成产业。华东理工大学聚合物加工室用黄麻纤维毡增强聚丙烯，制得天然纤维复合材料（NMT），通过添加不同改性剂和填料，对纤维进行表面处理以及和玻纤混杂等方式，较显著地提高了麻纤维复合材料的力学性能。和长春一汽四环车身车架厂合作，将麻纤维增强聚丙烯复合材料应用于试制卡车侧护板

聚阴离子纤维素为羧甲基纤维素升级换代产品，广泛用于油田助剂、造纸、纺织等领域，粘度、造浆率、降失水性为其重要理化指标。

由木质纤维素原料水解并发酵制得的乙醇是一种重要的可再生能源；纤维素 水解到一定聚合度所得微晶纤维素可用于食品、医药、皮革及造纸等行业，应用 范围广泛。然而现有水解方法消耗大量的化学试剂且水解选择性很低，造成可发 酵糖得率和微晶纤维素产率均不高，成为纤维素利用技术进一步发展的瓶颈。本 成果开发了一种化学改性的方法改变纤维素的结构，提高纤维素的水解效率。所 得水解液可用于燃料乙醇生产，所得固体可用于制备纤维素材料。 2 关键技术 （1）纤维素水解可发酵糖得率提高。 （2）一步法获得改性纳米纤维素材料。 3 知识产权及项目获奖情况 （1）授权专利 一种提高纤维素水解效率的方法 ZL201110154930.9 一种提高纤维素水解效率的方法 ZL201210438249.1328 一种提高稻草水解效率的方法 ZL201310468580.2 一种纤维素改性剂的合成方法 ZL201310468666. （2）项目获奖 获得陕西省科学技术二等奖。 4 项目成熟度 部分工艺已中试。 5 投资期望及应用情况 成果可在生物质能源及生物质材料领域推广应用。

在特种动物纤维加工方向与企业保持着紧密的合作，与张家港中孚达纺织科 技有限公司联合立项开发精纺高支牦牛绒、羊绒、驼绒、罗布麻等系列多维混纺 纱线及其产品；与江苏苏丝丝绸股份有限公司联合立项开发高支紧密纺绢丝系列 纱线，极大地提高了特种功能性纤维的利用效率，为企业带来了良好的经济效益， 增强了其产品的核心市场竞争力。 2 关键技术 （1）高效分梳技术：实现粗死毛有效去除，提高纤维长度的一致性，突破 该类绒纤维不能在精纺梳毛机上精梳制条的技术障碍。 ①适用于动物绒加工的高效去毛、纤维低损的梳绒技术，实现无毛绒条制备323 采用罗拉预梳机和四台盖板梳理机相结合的分梳工艺流程，经过三级梳理， 实现绒纤维含粗含杂率明显降低，粗死毛控制在 3 根以内，无毛绒综合提取率在 80%以上；通过降低梳理次数，实现绒纤维低损伤梳理，提高利用效率。 ②可实现动物绒纤维制条的针梳及配套纯纺精梳绒条制备技术，实现精梳绒 条制备 采用在喂入导条平台方增设主动运动的导条输送带的方法，实现绒条的针梳 过程，提高成条质量；采用毛型精梳和针梳工序，成品绒条手排长度提升 5-6mm， 突破该类绒纤维不能在精纺梳毛机上精梳制条的技术障碍。 （2）优质精纺细纱生产技术：突破该类动物绒纤维只能混纺或粗纺的技术 障碍，实现 60Nm 以上的高支精梳纯纺细纱生产 采用适合绒类精纺细纱生产需求的集聚纺精细化生产装置，实现绒纤维高效 集聚；配合吸风系统及配套组件整体优化设计，提高成纱综合质量，降低系统消 耗，实现 60Nm 以上高支精梳纯纺细纱的生产，突破该类动物绒纤维只能混纺或 粗纺的技术障碍，填补高档动物绒纤维在精梳纱生产的空白。 3 知识产权及项目获奖情况 获相关授权发明专利 5 件，授权相关实用新型专利 7 件，获纺织工业联合 会科技进步二等奖 1 项。 4 项目成熟度 已进入到产业化推广阶段。 5 投资期望及应用情况 通过在特种动物绒的高效梳绒、精梳制条与高支化纺纱环节获得的技术突破， 成功开发了系列化的高支纯纺精梳纱的生产，继而带动下游面料和服饰品的开发， 获得诸如精梳轻薄牦牛绒西服面料、绒/棉衬衫面料与服装、围巾、披肩等高附 加值终端产品，从而对带动上游牧区经济、推动下游面料和服装企业高附加值产 品开发具有核心作用，为传统纺织产业的转型升级提供示范。 

小试阶段/n纤维素来自于甘蔗渣、棉短绒、秸秆、竹子等，是地球上最丰富的可再生植物资源。该项目突破传统环境污染等的粘胶溶解方法，提出用廉价的NaOH/尿素水溶液低温溶解纤维素的崭新技术，并且用这种纤维素溶液通过中试设备成功纺出新型再生纤维素丝，以及制备出再生纤维素透明膜、凝胶、色谱柱填料、生物医用材料以及纤维素衍生物。在该项目实施过程中，武汉大学与湖北金环新材料科技有限公司共同申请了3项国内和国际发明专利，公司新申请专

纳米纤维素材料是以棉、木桨生物质经过化学或机械等处理技术得到的尺寸在纳米级的纤维素产品。主要分为纳米纤维素晶体CNWs、纳米纤维素纤维CNFs两大类。由于 CNWs、CNFs 二者均具有结晶度高、可降解、高强度、极低的热膨胀系数等优势，可被广泛用于生物医学、汽车制造、航空航天、3D 打印、建 筑、军工特殊材料、电子产品、化妆品、涂料、油漆、食品、 造纸、复合材料和聚合物增强等领域。 本团队研制了一种新型复合纳米化技术，实现纳米纤维素的量化制备，解决量化制备过程中的酸化、均质化、液体回收与净化循环利用技术，该技术国内外均无文献报道。