首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 首次构建出无机离子寡聚体并可以通过“无机离子聚合”全新途径可塑地构建出无机材料，实现“像制造塑料一样制造无机物”（Nature 2019）并可以进一步实现无机材料的相互融合（Science 2021）。这些成果突破了无机块体材料依赖高温烧结定形的传统途径，可以在常温条件下实现构建，为功能材料的制备提供革命性的科学新基础，特别适合在生物体内开展仿生合成。目前已经颠覆性地实现以下突破： 1）结合生物矿化实现人体牙釉质的再生（Sci Adv 2019），再生层与天然牙釉结构完全一致，拥有相同的生物力学特性。该工作打破了传统口腔医学中牙釉质不能再生的认知，引领新一代口腔材料从“填充型”转变为“再生型”。目前已进入转化研究阶段，样品能够高效地修复牙齿表面的微小缺损。 2）结合传统有机聚合发展出有机-无机共聚新技术，可以制备出有机-无机共聚物（Angew Chem Int Ed 2020）。与传统的有机无机复合材料不同，共聚型新材料能够在分子尺度上实现有机和无机相之间的相互融合，从而构建出结构完全均一、具有优异力学性能的轻质高强材料。特别是在传统高分子材料中引入无机离子键可以显著增强材料原有的力学性能，例如通过无机离子寡聚体可以大幅度改善传统塑料材料。 “无机离子聚合”可以构建出柔性无机离子材料，开发出矿物基塑料替代新材料，被称为“石头变塑料” （Adv Mater 2022）。矿物基塑料材料与传统塑料相比在保持制备可塑性和结构韧性的同时，具有高强、高硬和高热稳定性等新特征，而其矿物的本质特征还可以使材料能够融入到自然的矿物循环中，为解决塑料污染问题提供新策略，是一种环保型的新材料。

新型保温材料防火达到A级。

（专利号：ZL 201410286150.3） 简介：本发明公开了一种超级电容器用微孔炭/石墨烯复合电极材料的制备方法，属于炭材料制备技术领域。该方法是以煤沥青和氧化石墨为碳源，以氢氧化钾为活化剂，将煤沥青和氧化石墨湿法混合，干燥后再与氢氧化钾干法混合，将得到的混合物置于管式炉内，在氮气气氛下进行加热，制得超级电容器用微孔炭/石墨烯复合电极材料。本发明采用氢氧化钾同时活化煤沥青和氧化石墨制备超级电容器用微孔炭/石墨烯复合电极材料的方法，具有制备工艺简单，生产成本低廉，所制备的微孔炭/石墨烯复合电极材料在超级电容器中具有高比容和高倍率性能等优点。

简介：本发明公开一种电化学电容器用活性炭材料的制备方法，属于炭材料与微波化学技术领域。该方法是以花生壳为原料，将花生壳先后用KOH溶液及氢氧化钾碱液进行处理，然后将氢氧化钾碱液处理后的花生壳转移至刚玉坩埚中，置于微波反应器内进行微波加热活化，得到电化学电容器用活性炭材料。该方法以花生壳为碳源，氢氧化钾为活化剂，通过微波辅助加热氢氧化钾活化花生壳制备活性炭材料，所制得的活性炭比表面积为990－1277m2/g，总孔容为0.47－0.63cm3/g，产率介于14.2－24.4%之间。本发明所制得的活性炭作为电化学电容器电极材料，具有良好的稳定性和优异的综合性能。

（专利号：ZL 201410379821.0） 简介：本发明公开了一种离子液体活化稻壳制备超级电容器用多孔炭材料的方法，属于炭材料制备技术领域。该方法是以脱灰后的稻壳为碳源，以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体作为模板和活化剂，离子液体经无水乙醇溶解分散后加入到脱灰稻壳中，再蒸干无水乙醇；将所得离子液体与稻壳的混合物转移至刚玉瓷舟中，置于箱式炉内在氮气气氛下进行加热，制得超级电容器用多孔炭材料。所得多孔炭材料的比表面积介于697～1

产品详细介绍ZTMD-2000型装填密度仪一、 适用范围：适用于煤质颗粒活性炭装填密度测定所需仪器符合GB/T7702.4-1997装填密度方法的标准。二、 原理：活性炭经振动落入量筒中，称100ml,活性炭的质量，计算装填密度。三、 功能特点：1、结构合理,制作精良，2、装填准确度高，速度快慢可以自行调节，装填速度：0.75-1ml/s3、性能稳定，抗干扰能力强，使用方便。4、测定优于GB/T7702.4-1997标准。5、外形尺寸：400*250*480mm。

针对高缺陷炭负极电化学储钾容量与稳定性难以兼顾的问题，报道一种原位缺陷选择性调变与导电骨架搭建策略，通过热力学与动力学双重调控，提高缺陷炭负极电化学储钾综合性能。

针对当前各类电子信息元器件多功能化、高频化的趋势，特别是微波、毫米波60GHz载波通信的出现，所研发的新型微波旋磁-介电复合陶瓷材料能够在宽频段范围特别是微波频段内同时具有优良电磁性能与介电性能，并满足LTCC技术要求，是一种多功能电路板材料。研发的新型微波旋磁-介电复合陶瓷材料性能将达到先进水平，可以满足汽车、航空、航天等工业领域的需求，实现基于自主研发的微波磁介复合陶瓷材料及其相关器件的批量生产。项目的实施可以满足我国在运载火箭系统、卫星系统、导弹、神舟飞船、区域电子对抗系统中的微波通讯、功率放大器、发射机等微波集成电路中(MIC)等军事方面对无线通信天线的应用需求，从而填补我国在这一领域的技术空白，替代国外同类产品，改变我国目前面临的关键元器件受制于人的不利局面，具有巨大的战略价值和社会经济效应。本项目完成后，在微波磁介复合陶瓷材料技术方面具有独立的知识产权，降低我国在这一关键领域的对外依赖程度，同时将显著改善相关领域缺乏自主创新、具有高附加值的技术和产品的现状，形成示范性整体性产业化链条，提升产业地位。

成果与项目的背景及主要用途： 泡沫铝材是一种新型的功能材料，一般孔隙率在 45％～98％之间，根据孔 隙特点分为开孔与闭孔两种，各国学者早在 40 年代后期就对泡沫金属材料有所 研究，但由于发泡工艺与孔的尺寸很难控制，一直未得到发展，直到 80 年代中 期以后才取得长足进展，开发出了一些有工业价值的生产工艺。目前，日本与德 国在研究、生产与应用泡沫铝材与其他金属泡沫方面居世界领先地位。我国对泡 沫铝材的研究始于 80 年代后期，并取得了一系列的研究成果，但尚未取得突破 性的成就，仍处于起步阶段。 目前，泡沫铝的应用主要有：防火和吸音板、冲击能量吸收材料、建筑板、 半导体气体扩散盘、热交换器、电磁屏蔽物等方面。还应用于冶金、化工、航空 航天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域，应用范围还在不断扩大。 技术原理与工艺流程简介： 本课题采取的是传统的粉末冶金工艺，把铝粉和造孔剂混合后，压制成预制 件，在热水中将造孔剂溶解掉，然后在真空炉中对预制件进行真空烧结，就得到 了开孔泡沫铝。本试验方法具有以下优点： 1.采用的粉末冶金法可以制备复杂形状的试样，工艺简单容易实现。 2.通过改变工艺参数可以十分容易地控制孔隙率、孔形状及孔的大小。这一 点是其它方法难以做到的。 3.采用的造孔剂为尿素、碳酸氢铵，成本低、形状可控且容易去除。 技术水平及专利与获奖情况： 1. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, J.J. Li. Processing of open cell aluminum foams with tailored porous morphology. Scripta Mater 53(2005)781-785.(JCR 工程技术 二 区，2004 年影响因子 2.112,检索号：952BD.同时被 Ei 检索，检索号：05289206237) 2. B. Jiang, N.Q. Zhao, C.S. Shi, X.W. Du, J.J Li, H.C.Man. A novel method for making open cell aluminum foams by powder sintering process. Mater lett 59(2005)3333-3336. (JCR 工程技术 三区，2004 年影响因子 1.186) 113天津大学科技成果选编 3. 姜斌，赵乃勤. 泡沫铝的制备方法及应用进展.金属热处理. 30(2005)36-40. （Ei 检索，检索号：05279197817） 应用前景分析及效益预测： 泡沫铝以其独特的结构而具有许多优异的性能，它不仅具有多孔材料所具有 的轻质特性，还具有金属所具有的优良的力学性能和热、电等物理性能，如渗透、 阻尼、能量吸收、高比表面积、电磁屏蔽等性能。目前，泡沫铝材已经广泛应用 于防火装饰材料、冲击能量吸收材料、热交换器等。由粉末冶金法制备的泡沫铝 工艺简单，成本低廉，可以制备复杂形状的试样。并且通过改变工艺参数可以容 易地控制孔隙率、孔形状及孔的大小，这一点是其它方法难以做到的。所以本方 法有推广应用价值。 应用领域： 泡沫铝的应用主要有：防火和吸音板、冲击能量吸收材料、建筑板、半导体 扩散器盘、热交换器、电磁屏蔽物等方面。还可广泛应用于冶金、化工、航空航 天、船舶、电子、汽车制造和建筑业等领域。 合作方式及条件：合作开发 7、高附加值尖晶石结构铁酸镍/铁酸镁/铁酸锌纳米粉的制备方法 成果（项目）背景、简介及应用领域： 据市场调查公司(富士经济)的调查，纳米技术最先实现商业化的就是材料领 域。纳米材料的世界市场规模到 2015 年预计可达 15000 亿美元，其中电子学领 域最高可达 8000 亿美元；生物技术领域最高可达 3000 亿美元。 纳米材料(又称超细微粒、超细粉末)是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域 的一种典型系统，其结构既不同于体块材料，也不同于单个的原子。其特殊的结 构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等，拥有一系列新颖的物理 和化学特性，在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用 价值。 尖晶石结构的纳米NiFe2O4作为一种陶瓷材料具有耐高温，高硬度，高强度， 114天津大学科技成果选编 热稳定性好等优点。NiFe2O4 是一种常用的软磁材料，可用作磁头材料、矩磁材 料和微波吸收材料，同时也是制备性能优良的磁电转换复合材料所选用的磁致伸 缩材料，在电子工业上具有极广阔的应用前景。NiFe2O4 还是好的气敏传感材料， 还可以作为锂电池的负极材料。 本技术是一种新颖的纳米化合物的制备方法，该法用水和热能替代传统的草 酸盐、碳酸盐等，与传统共沉淀法制备超微粉相比，由于直接利用了萃取过程中 的物料，降低了粉末的生产成本，并得到了更高纯度的产品，减少了化工原料的 消耗和废水的排放，是制备高品质超细金属氧化物材料经济便捷的绿色化学工艺。 因此，这种结合溶剂萃取制备高级无机材料的新过程是极有发展前途的新方法。 这个过程容易将沉淀粒子的大小控制在纳米范围内，从而克服了直接水解法难以 控制氧化物粒度的弊端。 成果（项目）技术特点（技术优势及主要指标）： 本项目采用先进的新方法，合成一些售价在 500~2000 元/公斤的高附加值的 纳米材料，该新技术吸收和继承了液相法的优点并解决了现有合成方法中存在的 一些不足。本技术采用低成本的原料，降低了能耗，且容易产业化。 该新技术为一步合成方法,吸收和继承了液相法的优点并解决了现有合成方 法中存在的如下问题： 1）解决了固相法中产物粒度不易控制、批次间分布不均匀，产品粒径大、 形貌不规则的问题，通过改变工艺条件，可以调节产品的形貌、粒度大小和性能。 2）本技术为一步合成法，反应在短时间内就能完成，且省去了湿化学法后 续工艺的高温煅烧和球磨过程，能直接合成纳米级或微米级的粉体。 3）通过使用有机萃取剂对亚铁离子的萃取提高了产品的纯度，通过萃取剂 的循环，降低了生产成本、减少了化工产品的消耗和排放，属洁净工艺。 4）容易实施对产品的改性。 5）原料来源广泛、制备工艺简单、流程短、耗能低、工艺条件容易掌握、 易于工业化生产。 技术水平及专利与获奖情况： 1) 申请了国家专利，并获授权：尖晶石结构铁酸镍纳米粉的制备方法， 115天津大学科技成果选编 申请号: CN200710057617.7，授权号: CN100506749，授权日: 2009.07.01 尖晶石结构铁酸镁纳米粒子的合成方法， 申请号: CN200710057615.8，授权号: CN101070192B，授权日: 2010.10.13 2) 该技术在实验室已取得决定性突破。通过与企业的合作，进一步研究开 发，可望达到或超过国际同类产品的水平。 3) 该产品已完成放大实验，经中试后，便可进行试生产和生产。 应用前景分析及经济效益预测： 本技术采用的液相合成新方法优势明显，如反应时间短，后处理简单等。而 且样品为纳米级，粒径也较均匀，这对产品的性能有很大影响。此外，有机体系 中还可以直接用纯水做反应物，无废碱排放，有机萃取剂也可以循环使用，属于 绿色工艺，具有重要的实际应用价值。 本技术的原料成本低于其它方法，设备投资小：主要设备是低压反应釜，反 应在中性的介质中和低于 150OC 的温度下进行，因而对设备的耐腐蚀性要求不 高，与目前的固相法相比设备的投资小。 本项目按照年生产能力 100 吨、原料成本 5 万元/吨、产品销售价 20 万元/ 吨计算，毛利收入 1500 万元。 技术转化条件：（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模） 1.原料，具体如下： ①镍盐：可以选用工业级的硫酸镍、氯化镍等，通过溶剂萃取提纯 Ni2+。 ②少量氨水和萃取剂(循环使用)。 2.主要设备：低压反应釜、过滤机、干燥箱、粉碎机。 3.生产用房高 4 米，其它为普通房。 4.投资规模：根据投资确定，如本年产总量 500 吨，项目开发总投资约为 2000 万元，利税可达到 3000-4000 万。 合作方式及条件：面议。

能源短缺与环境污染是影响当前社会发展最重要的问题，亟需解决。新型光催化技术由于能够利用太阳光分解水制氢气和降解环境污染物，使其成为解决当前的能源危机和环境污染等问题最有前途的技术之一，备受瞩目。而当前光催化领域最重要的问题就是去设计、寻找高效稳定的可见光响应型半导体材料。在此，我们主要通过改性前驱体和设计新的焙烧策略成功得到了具备多孔结构、低碳含量、纳米片形貌的 g-C3N4 光催化剂，相比原始的 g-C3N4 ，光催化性能提升了 8 倍；通过介孔化设计和负载贵金属光催化剂，成功解决了 Pb3Nb2O8 光催化剂比表面积小、光生电子 - 空穴易复合的缺点，使光催化活性显著提升了 62 倍。通过调查浸渍提拉、磁控溅射、电泳沉积等手段，成果获得了 Bi2MoO6 和 Pb3Nb4O13 光电极材料，充分探索了其光电化学性能，并且通过负载 Co-P 显著提升了其光电转化效率，为分解水制氢与太阳能电池领域提供了一种可选择性的材料；过渡金属离子掺杂与介孔材料有效结合，有效地探索了表面掺杂与体相掺杂 Fe2O3 对其电子结构的影响、光电催化性能的影响。