验证D5h局域对称性可以有效减弱横向磁各向异性以及抑制磁量子隧穿效应（Chem. Sci.2013, 4, 3310），随后再进一步通过精准分子设计，创造了其时单分子磁体的有效能垒和磁滞回线开口温度的世界纪录（Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 12966;J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 5441;J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 2829），同时又发现D5h局域对称性的钬单离子磁体中的超精细相互作用可以有效抑制零场磁量子隧穿效应（Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 4996） 为高性能稀土基单分子磁体中的对称性策略（包括对称性策略的理论基础、高性能单分子磁体中的理论模拟和实验分析、相关实例讨论）以及未来的机遇与挑战作了全面论述

针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了 Mg 纳米线的储氢性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的 Mg 纳米线。 结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制 Mg 纳米线的长度和直径。测试结果显示，Mg 纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。实验结果显示，直径为 30-50nm 的 Mg 纳米线具有良好的可逆储放氢性能。研究成果发表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. AlloysCompds 等期刊上，授权发明专利 2 项。 

以高性能纤维（玻纤、碳纤、芳纶等）为增强体，通过自有独特专利技术制备三维正交、角联锁、间隔型机织物以及三维多向编织物，并通过树脂改性、复合成型等技术集成制备成系列三维机织、三维编织复合材料。系列结构材料具有质轻、高强、高模、耐冲击等性能、阻燃、隔音、隔热等特性，可广泛用于交通工具、体育用品、军事、安全防护等领域。 关键技术 ① 重构出“纤维-预制件-复合材料”在空间位置的真实图像，再现复合材料内部纤维束空间路径、偏转和纤维束间的接触状态，定量揭示工艺织造参数之间的关联关系；基于连续介质假设和有限变形理论，建立三维机织多尺度结构设计方法。 ②以界面相的微观结构为切入点，从设计合理的碳纤维-环氧树脂界面微结构入手，将碳纳米材料作为纳米改性剂引入碳纤维/环氧树脂复合材料界面中，揭示其界面增强增韧机理，最终确立界面、结构与性能的关联机制。 知识产权及项目获奖情况 （1）一种用于宽幅扁平碳纤维丝束的连续定型工艺ZL201010519415.1 （2）一种适用于无弯曲织物织造的夹头 ZL201310303000.4 （3）一种适用于无弯曲织物织造的送经装置 ZL201310302349.6 （4）一种无弯曲织物织造的纬纱递进装置 ZL201310302920.4 （5）一种体密度梯度变化的碳纤维针刺预制体 ZL201410159117.4 （6）一种深交联结构碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料及其制备方法ZL201501531119.6 项目成熟度：成熟度 5 级 投资期望及应用情况 ：可广泛用于交通工具、体育用品、军事、安全防护等领域。 

本项目采用来源丰富的天然可再生资源淀粉取代价格昂贵、日益枯竭的石油 单体，在酸解、氧化、接枝共聚多元复合改性的基础上，优选复合单体、采用交 联改性、添加一系列的助剂并引入乳液聚合工艺制备出性能优良、无甲醛游离的 环境友好型木材胶粘剂。项目累计申请发明专利 8 项(获授权 6 项)，并已实现产 业化推广和销售。项目产品可有效解决甲醛残留导致的室内空气污染问题，并显 著降低木材胶粘剂的生产成本，促进木材胶粘剂产业的健康发展。 创新要点 （1）通过多元复合改性提高淀粉所占比例最高可达 50%； （2）通过优选复合单体和改进工艺，产品达到了中高档白乳胶的水平； （3）无甲醛源物质添加，产品无游离甲醛存在； （4）生产工艺简单易行，对原料和设备的要求较低。

团队长期从事纳米材料及纳米结构研究，在长期纳米结构的制备及性能研究基础上，与我国XX工程结合，开展高功率固体激光装置运行环境污染检测方法研究，基于各种纳米结构制作的声表面波传感器检测灵敏度高达pg/mm2（10 12g/mm2）量级，实现了高精密测试，并且针对装置运行环境中不同有机污染物的复杂情况，实现了高选择性、高灵敏度测量，达到了国际领先水平。已通过在线测试并在XX工程中应用，实现订货。 同时在高灵敏度声表面波传感器的研究基础上，团队在声表面波传感器的敏感芯片区建立了不同的敏感薄膜，如氧化硅薄膜、氧化锌薄膜、SiO2/ZnO复合薄膜，实现了对环境污染气体的高灵敏度响应，特别是在声表面波传感器芯片上建立了三维纳米结构敏感材料，同时对其化学修饰，以实现化学、生物毒剂的高灵敏度监测，目前正在和中电集团进行相关的联合工作。 该传感器可用于定量检测/监测各种真空、实验室、大气环境中的微量有机污染物、化学毒剂和生物毒剂。

该技术通过分子设计和环境友好的水解反应，利用顶角-戴帽法和官能团剪裁等手段制备带有多种可反应性基团的中空笼型纳米材料。材料具有质轻、透气、超低介电常数、耐热、易加工、可溶解性、生物相容性等特性，体现了不同于传统纳米材料的优点，与聚合物有非常好的相容性和分散性。这类有机－无机杂化材料实现了将有机材料的耐热性能和高强度与有机高分子材料的加工工艺简单完美结合的目的。 笼型倍半硅氧烷与高分子聚合物的相容性良好，基本可以达到分子级均匀分散，这是普通无机填料无法达到的，得益于笼型倍半硅氧烷分子具有有机部分，既使在惰性基团取代笼型倍半硅氧烷中也可以与有机基体实现良好的相容行为。同时，材料的耐热性能指标（如玻璃化转变温度，5%质量损失热降解温度）均有大幅度提高，这是因为笼型倍半硅氧烷的Si－O骨架部分提供了优异的抵抗热冲击性能，此外，还可以利用多官能化笼型倍半硅氧烷进行交联反应实现三维交联结构，以进一步提高耐温性能。另外，笼型倍半硅氧烷可以作为各种催化剂和其他功能性材料的载体，在拓宽这些功能材料使用温度的同时提高其某些性能，如提高电致发光材料的发光效率和发光纯度，提高催化剂的催化效率和选择性。 可以预见，随着各个交叉学科领域的不断扩展，笼型倍半硅氧烷作为典型的有机-无机杂化材料的优异性能将会引起人们越来越浓厚的研究兴趣。 粒子尺寸：1.5～3nm；溶解性：根据官能团不同，可溶解于有机溶剂或水；颜色：白色；耐热性：热分解温度在250℃以上。可用于耐高温材料、航空航天材料、复合材料、超低介电材料、塑料及纤维改性、功能高分子材料、特种涂料、生物材料等制备。在高附加值材料领域，应用前景广阔。项目投资300～400万。

本项目包括三大核心技术： 1、强制冷凝 VOCs 废气处理设备，创造性地将强制换热技术改造后应用于 VOCs 强制冷凝处理工艺中，针对高浓度有机废气，回收经冷凝的 VOCs 物质，同时回收废气中的温度生产热水。设备内表面均采用实验室自行研发的特殊拒油涂层处理，以防止有机物质对冷凝器的污染，提高冷凝装置稳定运行效率并降低设备维护成本。 2、开发的光催化氧化剂和附着技术 克服纳米光催化剂易团聚、易流失的弊端，开发出新型快速的光催化剂负载技术，能够大大推进光催化剂在废水、废气中的实际应用，负载材料廉价易得，加工方便，寿命长，具有巨大的比表面积，能够在吸附 VOCs 物质的同时，直接发生光催化反应，将 VOCs 物质完全矿化。 3、开发的高效苯吸收液及分层技术 采用特殊吸收液配方制备能够分层的高效苯吸收液，能够有效地 吸收废气中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物质，净化 VOCs 废气。吸收的 VOCs 物质能够静置分层，从而能够更快速地富集，方便下一步的回收分离，吸收液可以重复使用。 三大技术可以互相结合为工艺组合，在高浓度有机废气的净化与有价值物质的回收、油烟净化、企业 VOCs 治理等方面具有广阔地应用前景。已成功解决了河北省三家企业的 VOCs 处理与排放问题。

团队长期从事纳米材料及纳米结构研究，在长期纳米结构的制备及性能研究基础上，与我国XX工程结合，开展高功率固体激光装置运行环境污染检测方法研究，基于各种纳米结构制作的声表面波传感器检测灵敏度高达pg/mm2（10‑12g/mm2）量级，实现了高精密测试，并且针对装置运行环境中不同有机污染物的复杂情况，实现了高选择性、高灵敏度测量，达到了国际领先水平。已通过在线测试并在XX工程中应用，实现订货。同时在高灵敏度声表面波传感器的研究基础上，团队在声表面波传感器的敏感芯片区建立了不同的敏感薄膜，如氧化硅薄膜、氧化锌薄膜、SiO2/ZnO复合薄膜，实现了对环境污染气体的高灵敏度响应，特别是在声表面波传感器芯片上建立了三维纳米结构敏感材料，同时对其化学修饰，以实现化学、生物毒剂的高灵敏度监测，目前正在和中电集团进行相关的联合工作。

项目成果/简介:本项目包括三大核心技术： 1、强制冷凝 VOCs 废气处理设备，创造性地将强制换热技术改造后应用于 VOCs 强制冷凝处理工艺中，针对高浓度有机废气，回收经冷凝的 VOCs 物质，同时回收废气中的温度生产热水。设备内表面均采用实验室自行研发的特殊拒油涂层处理，以防止有机物质对冷凝器的污染，提高冷凝装置稳定运行效率并降低设备维护成本。 2、开发的光催化氧化剂和附着技术 克服纳米光催化剂易团聚、易流失的弊端，开发出新型快速的光催化剂负载技术，能够大大推进光催化剂在废水、废气中的实际应用，负载材料廉价易得，加工方便，寿命长，具有巨大的比表面积，能够在吸附 VOCs 物质的同时，直接发生光催化反应，将 VOCs 物质完全矿化。 3、开发的高效苯吸收液及分层技术 采用特殊吸收液配方制备能够分层的高效苯吸收液，能够有效地 吸收废气中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物质，净化 VOCs 废气。吸收的 VOCs 物质能够静置分层，从而能够更快速地富集，方便下一步的回收分离，吸收液可以重复使用。 三大技术可以互相结合为工艺组合，在高浓度有机废气的净化与有价值物质的回收、油烟净化、企业 VOCs 治理等方面具有广阔地应用前景。已成功解决了河北省三家企业的 VOCs 处理与排放问题。应用范围:VOCs 治理工况复杂、技术路线众多也决定了这一行业的发展特点：市场分散，需求多样化，企业要想把规模做大很困难。正因为市场分散，VOCs 治理行业要垄断也不容易，市场完全开放，各家企业凭借自身的技术、策略来获得竞争优势，这个市场在未来几年将以30%的速度增长。 VOCs 污染治理正在起步，有望撬动近 700 亿产值。目前，国内VOCs 污染平均治理成本约 500-600 万元，按每座工业园 5 家企业参 102与治理，省均 150 个工业园区，全国 20 个省保守估算，市场空间将达到 625~750 亿元。未来，随国内 VOCs 排放标准有望提高，VOCs治理投资有望进一步增加。 投资估计：投资 500 万元， 经济和社会效益：利润率 20-30%，经济效益显著，污染物减排效果显著。效益分析:自 2005 年企业进行 VOCs 产生全过程分析，积累了大量第一手资料， 2013 年于宏兵承担了环保部大气污染治理应急项目 VOCs 污染控制欲核算方法研究项目，对工业企业 VOCs 排放特征、排放量核算技术方法和 VOCs 处理技术绩效进行评估，建立了天津的 VOCs污染控制体系。在 VOCs 污染前端预防、后端治理技术研究中积累了丰富的经验。 南开大学清洁生产研究中心以南开大学科研平台为依托，自身拥有 XRD、同步热重分析仪、便携式气相色谱仪、液相色谱仪等大中型仪器共计 25 台，价值合计 300 余万元，拥有非常雄厚的技术力量支撑科研工作。

本发明公开了一种有机硅改性的酚醛注塑料及其制备方法，该酚醛注塑料的重量百分比组成为：40-70％的有机硅改性热塑性酚醛树脂，5-30％的木粉，10-30％的填充料，0.5-2％的脱模剂，0.25-1.5％的着色剂，2.5-15％的固化剂，0.25-5％的助固化剂，上述组份经混炼，粉碎或造粒等工序制备而成。该酚醛注塑料储存时间长，不易受潮，耐候性能优良，相对密度小，生产成本低，固化后的材料韧性和耐热性能优异。利用该有机硅改性的酚醛注塑料制成的塑料件具有韧性好，相对密度小，体积电阻率高和耐热性能优异的特点。