可以量产/n一、成果描述。本项目开发了两种工艺路线，利用磷肥工业中的氟硅酸中的硅源分别合成了含铝或含钛的微孔和介孔分子筛，并将氟硅酸中的氟提取合成氟化物，其中硅资源的利用率>80%, 氟资源的利用率>90%。介孔分子筛合成的新方法以磷酸副产氟硅酸代替有机硅作为硅源，可以合成具有2-3 nm孔径的含有铝或钛的介孔分子筛MMS和具有规则六方孔道结构的介孔分子筛MCM-41，并对合成分子筛后的含氟滤液进行氟资源回收。另一种方法先提取氟硅酸中的氟制备氟化物，进而可以合成出含铝或硼的MFI，MWW及A型等微孔分子筛，通过控制微孔分子筛合成过程中氟的含量可以得到不同晶粒大小的分子筛。技术特点是直接采用工业磷肥副产的氟硅酸，不需预处理，工艺路线工业生产可操作性强，产品可调节性强。实验室合成的分子筛已经在甲苯歧化与C9芳烃烷基转移反应、乙烯齐聚反应、环氧化反应中做为催化剂，在工业磷酸中作为吸附剂脱氟，取得了很好的实验结果。。项目的成果可以为磷化工副产氟硅酸的综合利用开发新的途径，减少环境危害，大大提高氟硅酸下游产品的经济附加值，开发得到的分子筛可以作为石油炼制和精细化学工业的基础原料，拓展磷化工产业链，融合磷化工、精细化工和石油化工行业。相关成果可以在湿法磷酸企业、精细化学品洗涤剂生产企业、石油化工企业进行应用并取得经济效益。对磷肥企业可以延伸产业链，增加产品的附加值；对于精细化学品洗涤剂生产企业和石油化工企业，该技术合成的分子筛作为原料可以降低生产成本。。二、成果研发所处阶段、已投入资金、人力。 该项目前期有湖北省教育厅科学研究计划和武汉工程大学相关基础研究基金的支持，目前已经经过六年的研究，已经公开发表相关研究成果，并获得专利授权，成果正在积极寻求推广和转让。。部分代表性成果：。（一）论文：。1. Synthesis of Titanium Containing MCM-41 from Industrial Hexafluorosilicic Acid as Epoxidation Catalyst. Catalysis today, 2017, 297, 316-323. （金放，并列第一，通讯作者）（SCI，二区）。2. Synthesis of ZSM-5 with the silica source from industrial hexafluorosilicic acid as transalkylation catalyst, Chinese Journal of Chemical Engineering, 2017, 49 (1), 60-65. （金放，第一作者）（SCI，四区）。3. 工业氟硅酸合成钛硅介孔分子筛催化环己烯环氧化，化工学报，2016 ，67 (10 )，4176-4186 （金放，第一作者）（EI）。4. 工业磷肥副产氟硅酸合成硅铝MCM-41介孔分子筛，武汉工程大学学报，2017 ，39 ( 6 ), 587-593（金放，通讯作者）。5. ZSM-5分子筛催化甲苯和三甲苯的歧化与烷基转移反应，化学与生物工程，2016，33(11)：8-14．（金放，通讯作者）。6. 工业氟硅酸合成MFI 硼分子筛催化芳烃转化，无机盐工业，2017, 49 (1), 60-65. 金放通讯 （北大中文核心期刊）。（二）授权专利：。（1） 金放,等. 利用氟硅酸合成介孔分子筛并副产冰晶石的方法ZL201510600477.8。（2） 金放,等. 一种利用氟硅酸合成MWW结构分子筛的方法和应用，ZL201610783672.3。（3）金放,等.一种利用湿法磷酸副产物氟硅酸合成MCM-41介孔分子筛的方法和应用 ZL201610785670.8。支持额度：。250。万元。承接单位：。湖北省。项目进展：。湿法磷酸排放的尾气中含有大量的SiF4气体，如果把SiF4气体直接排放到大气中不仅会造成资源的浪费，而且会造成严重的环境污染。工业上通常用水直接吸收SiF4生成10~15wt %的H2SiF6溶液，但此浓度的氟硅酸溶液通常用来生产氟硅酸盐，氟盐或白炭黑等附加值一般不高的产品，利用领域受到了限制。因为回收SiF4会造成H2SiF6粗产品的积压，一些工厂甚至直接排放SiF4进入大气从而造成环境的污染。本项目属于原始创新。将磷矿副产氟硅酸为原料合成微孔分子筛同时副产氟化物，不仅解决了磷矿副产氟硅酸中硅和氟资源的利用问题,提高氟硅酸下游产品的附加值,增加企业效益，又大大降低了MFI和MCM-41结构分子筛的原料成本问题，合成出品质完全合格的分子筛。该方法具有广阔的市场应用开发前景。根据1吨分子筛价格20000元计算，可以将氟硅酸中的SiO2分离制备分子筛后大大增加企业的利润，同时合成的高分子比冰晶石也有很高的附加值，该工艺可以同时合成NaF和KF，CaF2等氟化物。本项目通过用磷肥工业副产氟硅酸为硅源代替昂贵的有机硅合成介孔分子筛，探索出了一条合成介孔分子筛的新路径。通过对合成路径的改变使得合成的介孔分子筛由无序的MMS转变成有具有六方孔道结构的介孔分子筛MCM-41。开发了新型的钛硅介孔分子筛的合成方法，合成出的分子筛具有良好的催化环氧化反应活性。并且对滤液中的氟进行回收制的高钠铝比的冰晶石。综合利用此浓度的工业副产氟硅酸，提高工业副产氟硅酸的附加值对环境保护，经济效益，资源利用等方面具有重要的意义。。项目基本内容：。湿法磷酸排放的尾气中含有大量的SiF4气体，如果把SiF4气体直接排放到大气中不仅会造成资源的浪费，而且会造成严重的环境污染。工业上通常用水直接吸收SiF4生成10~15wt %的H2SiF6溶液，但此浓度的氟硅酸溶液通常用来生产氟硅酸盐，氟盐或白炭黑等附加值一般不高的产品，利用领域受到了限制。因为回收SiF4会造成H2SiF6粗产品的积压，一些工厂甚至直接排放SiF4进入大气从而造成环境的污染。本项目属于原始创新。将磷矿副产氟硅酸为原料合成微孔分子筛同时副产氟化物，不仅解决了磷矿副产氟硅酸中硅和氟资源的利用问题,提高氟硅酸下游产品的附加值,增加企业效益，又大大降低了MFI和MCM-41结构分子筛的原料成本问题，合成出品质完全合格的分子筛。该方法具有广阔的市场应用开发前景。根据1吨分子筛价格20000元计算，可以将氟硅酸中的SiO2分离制备分子筛后大大增加企业的利润，同时合成的高分子比冰晶石也有很高的附加值，该工艺可以同时合成NaF和KF，CaF2等氟化物。本项目通过用磷肥工业副产氟硅酸为硅源代替昂贵的有机硅合成介孔分子筛，探索出了一条合成介孔分子筛的新路径。通过对合成路径的改变使得合成的介孔分子筛由无序的MMS转变成有具有六方孔道结构的介孔分子筛MCM-41。开发了新型的钛硅介孔分子筛的合成方法，合成出的分子筛具有良好的催化环氧化反应活性。并且对滤液中的氟进行回收制的高钠铝比的冰晶石。综合利用此浓度的工业副产氟硅酸，提高工业副产氟硅酸的附加值对环境保护，经济效益，资源利用等方面具有重要的意义。

研发阶段/n目前国内生产使用的主要是金属关节，虽然其价格低廉，但仍存在断裂、腐蚀、股骨头磨损等问题，进口人工关节价格昂贵。高纯氧化铝生物陶瓷适用于矫形关节假体部件的替代材料及制品，是一种生物相容性好、耐腐蚀及耐磨损的生物惰性材料。氧化铝陶瓷与金属复合的人工关节，结合了陶瓷生物相容性好、耐磨及金属抗折强度高、韧性好的优点，开发生物陶瓷与金属复合及配伍的人工髋关节，能改变目前国内无生物陶瓷人工关节生产的局面，提高我国人工关节产品的档次，参与国外产品的竞争，为我国髋关节患者提供高质量、价廉的人工髋关节产品

本项目以连续纤维增强热塑性聚合物基高性能复合材料零件直接3D打印为目标，采用连续纤维与热塑性聚合物为原材料，利用复合浸渍-熔融沉积的3D打印工艺实现高性能复杂结构复合材料构件的低成本一体化快速制造，打印的复合材料零件的拉伸与弯曲强度分别达到340MPa与390MPa,该技术既改进了传统3D打印零件强度不足的缺点推动了3D打印技术向工业化应用的进程，又克服了传统复合材料成型工艺成本高、周期长的技术瓶颈促进了复合材料在将来的进一步发展与应用，是一次具有革命性的创新与突破。该技术属于国内首创，获得多项自主知识产权，受到国内外越来越多机构的关注，在国内，本项目得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、载人航天等项目的支持，开展关于工艺机理与装备等方面的研究，探索该工艺在航空航天领域的应用前景，在国外，分别与德国、俄罗斯等研究单位合作对该工艺的材料以及结构设计开展研究，研究水平国内外领先。在当今全球3D打印领域快速发展的形势下，复合材料3D打印具有巨大的发展前景，据SmarTech预测，至2026年全球用于3D打印的复合材料收入将超过5亿美元，未来十年内复合材料将成为3D打印最主要的市场机遇，目前该项技术已经开发出了成熟的工业设备，形成了成熟的装备-材料-工艺体系，具备了商业化应用的条件，已经初步在复合材料轻质结构等方面得到应用，随着该技术的成熟，将来必将在航空航天、汽车交通甚至民用领域得到广泛的应用。本项目目前正在积极寻求具有热塑性复合材料界面改性、基体材料开发、复合材料结构设计以及复合材料应用等方面特长的合作单位共同推动该新型技术的工业化进程。

小试阶段/n项目背景:高分子材料科学是材料学科中发展最迅速的分支之一。但在配方设备和性能测试手段方面的研究相对不足，大多数企业和研究机构目前仍然采用几十年前就开发出来的常规设备。其主要缺点是耗料量大（一个配方实验需要5-50公斤新材料），性价比不高，塑化程度难以控制；操作工序多（需要几台仪器设备工作），制样质量差，材料容易氧化，劳动强度大；模具投资高（每副标准模具5000-10000元），对加工性能中主要的和常用的流变数据由于投资比较大而无法测试（一般新配方材料只有很少的量，比如仅仅50克）。主要用

该材料代替硅酸盐水泥在土壤重金属钝化、建筑工地扬尘治理、地基生态加固、岛礁建设和沙漠治理等领域均具有广阔应用前景，既减少了对传统硅酸盐水泥的使用量，降低碳排放，还解决了使用过程的生态相容性问题

目前用于空气过滤的净化材料，主要以丙纶、涤纶纤维无纺布为主，其微观结构是以直径为50~100nm 、长 10~20µm 的纤维组成多孔的纤维薄膜。对空气中悬浮颗粒（包含 PM2.5）的过滤净化主要是通过多层纤维进行阻隔，存在着过滤性能与透气性相矛盾的问题，且无法有效解决。本项目采 用涂装技术将多孔矿物材料、矿物纤维材料与 ePTFE 纤维进行了复合，在多孔纤维的结点上担载了一定量多孔矿物或矿物纤维作为吸附活性中心，制备出具有吸附功能的纤维过滤材料，可实现对微细、 超微细颗粒过滤的同时产生吸附作用，这样即使存在较大的孔隙也能产生良好的净化作用，可有效解 决过滤性能与透气性相矛盾的问题。经过检测，本项目所制备的样品对空气中微细、超微细颗粒（以PM2.5 为例）具有很强的去除功能，且透气性良好。

针对建设超大型水电站对压力管道用新型高性能关键材料与成套技术的迫切需求，集成开发了超大型水电站金属结构关键材料成套技术。提出了易焊接高强水电钢板、焊材、配套焊接工艺一体化解决方案，采用双淬火调质工艺，突破了 150mm 特厚岔管用板低压缩比连铸生产工艺心部性能技术瓶颈。开发出适应50kJ/cm 大线能量焊接的 800MPa 级配套超低氢焊材，填补了行业空白。该成果获 2017 年冶金科学技术一等奖，2018 年国家科学技术进步二等奖。

将功能性壳聚糖的改性产物（壳聚糖改性接枝共聚物，壳聚糖改性季铵盐衍生物等）与碘络合，制得新型高分子抗菌剂。该材料具有高效、安全的杀菌、抗病毒效果，成为新一代抗菌材料： ① 有效碘含量＞60mg/g，远高于目前市场使用的碘制品； ② 碘结合稳定，60℃下加热6h，有效碘含量降低比率＜3%，碘具有良好的缓释性； ③ 具有广谱的杀菌性能，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、粪肠球菌、肺炎克雷伯菌、白色念珠菌、淋球菌、单纯疱疹病毒及乙肝病毒有良好的杀灭效果，近期研

钛及钛合金具有密度小、强度高、耐高温、耐低温、耐腐蚀、非磁性、线膨胀系数小等多种优点，特别是其比强度，在已有的材料中几乎是最高的，因此，钛主要应用在航空领域中以降低飞行器重量。随着科技的发展，原来的钛合金在某些方面已经不能满足现代航空、航天的需求。钛基复合材料既保持了钛的优良性质又具有比钛更高的比强度和比模量，可望成为航空航天与其它高技术领域中重要的结构材料。其中，原位自生复合材料，增强相是通过外加的化学元素之间发生化学反应而生成的。与传统的外加法制得的复合材料相比，原位自生钛基复合材料表现出以下优点：制备工艺简单，可以用钛合金传统的冶炼和加工的设备制备大尺寸的钛基复合材料，因此易于工业化生产；增强体和基体在热力学上稳定，因此在高温工作时，性能不易退化；避免了外加法带来的界面污染等问题；原位生成的增强相在基体中分布均匀，表现出优良的机械性能。而TiC和TiB共同的特点是：熔点高，比强度、比刚度高和化学稳定性好；物理和机械性能优良；与钛基体之间的热膨胀系数差别小。因此TiC和TiB是钛合金中较为理想的增强体，通过本研究开发的原位自生的TiC或(TiC+TiB)增强钛基复合材料，具有优良的机械性能。

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。