近日，南方科技大学材料科学与工程系副教授谷猛课题组、物理系副教授徐虎课题组联合俄勒冈大学教授冯振兴团队在单原子催化领域取得重要进展，相关研究成果在国际顶级学术期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上在线发表，并被选为封面论文。论文题目为“高铱单原子负载氧化镍用于高效电催化析氧（Ultrahigh-loading of Ir single atoms on NiO matrix to dramatically enhance oxygen evolution reaction）”。 谷猛介绍，负载量难以提高是目前单原子催化剂发展的主要瓶颈之一，而这项研究不仅将单原子负载质量分数提高至18%，获得了目前同类材料报道中的最高负载量，还能使催化剂维持较高的活性和稳定性。另外，谷猛课题组博士后王琦通过这种方法，进一步获得了高负载量的Mn、Fe、Co、Ru、Ir、Pt等单原子掺杂NiO，验证了该制备方法的普适性，为单原子催化剂的研究提供了更实用且可靠的研究思路。

究团队在线光电检测技术及仪器方面，主要采用光谱技术对水质进行监测，具体包括：1）采用紫外-可见光谱技术实现了水质COD和浊度的在线监测。自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头，探头直径仅50m，能耗低，可在野外无人值守的环境工作。该探头经过上海市计量测试技术研究院的测试，结果表明，该探头符合国家环保行业相关标准；2）采用红外光谱技术实现水体CO2含量的在线监测，为水生态环境的监测提供支撑。

研究团队十余年来致力于光谱检测与分析领域，研发了数件产品，持有多项发明专利，发表了多篇高水平论文。例如， 1）采用紫外-可见光谱技术实现了水质COD和浊度的在线监测。自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头，直径仅50 mm，能耗低，可在野外无人值守环境工作。2）采用红外光谱技术实现水体CO2含量的在线监测，分辨率高，稳定性高。目前，探头正在三峡库区进行测试。3）建立一系列基于表面增强拉曼光谱效应的新型光学免疫检测方法，发展了相关纳米光学探针和微通道芯片器件，实现了血液、唾液等体外复杂环境中肿瘤标志物（包括循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA、肿瘤来源外泌体表面受体分子及内含miRNA分子等）的高灵敏、高通量和快速检测。

本成果来自省部级科技计划项目，2014年获国家发明专利授权，2015年通过中国铁路总公司的技术评审，2015年11月获得国际隧道与地下空间协会年度技术创新奖，认为达到国际领先水平。该项技术的检测速度从间歇式5km/h，提高到连续性175km/h，它能在正常的列车运行条件下完成整条线隧道的检测，彻底地改变了国家铁路网隧道病害不能普查和定期体检的现状。该技术还可以用于公路隧道和地下铁路隧道的健康状态检查

探地雷达属于高科技产品，长期以来，只有美国、加拿大、瑞典等少数国家生产。近年来我国国内也生产探地雷达，一些大学也研制探地雷达，但是这些探地雷达多为单通道，地面耦合天线，扫描速率很低，不能用于车载。一般探地雷达系统好比照相机，而车载探地雷达系统好比多摄像头的高速摄像机。车载探地雷达系统的扫描速率与高速摄像机的单位时间内所能拍摄的照片数类似，扫描速率越高，测试速度越高。目前国外车载探地雷达系统主要有美国GSSI公司的SIR-20系列、30系列和意大利IDS公司RIS-2K系列。车载探地雷达技术有五项关键技术：空气耦合天线、多个通道技术、高速扫描技术、定位技术和多通道数据处理技术。以我校地学学院昝月稳教授领衔研制的车载探地雷达系统，在这五项技术方面都达到国际领先。专用空气耦合天线，集中了国外喇叭型天线和平板天线的优点；采用金属壳全屏蔽，减少了外界干扰；三通道探地雷达系统的扫描速率是美国SIR-20系列雷达扫描速率的5倍，意大利RIS-K2系列雷达扫描速率6倍， 美国SIR-30系列后来才与我们的扫描速率相当，但是探测深度只有我们的三分之一。定位系统采用了GPS和里程绝对坐标定位技术，可以整条线自动采集数据，而国外同类产品是相对定位，累计误差大，无法长距离检测。自主研发了多通道数据处理软件，在吸收国外软件优点的基础上，软件功能达到国外同类软件先进水平。该项成套系统集成技术已成功应用于工程实际，2008年经铁道部鉴定达到国际领先水平，实现了不干扰运输的路基状态检测与普查。铁路车载探地雷达24小时可以采集2880km的数据，而在运营线上人工检测至少需要一年的时间，其效率是不言而喻的。

活性炭是现代化学工业，石油工业，食品工业，医药工业，饮用水处理等行业不可缺少的处理吸附，脱色，净化剂，应用范围十分广泛，尤以粒状活性炭最为重要，世界上许多国家和地区都十分重视它。在日本，丹麦，瑞典，美国等发达国家研究，生产应用活性炭的历史近百年；在中国虽然起步较晚，但在应用硬果壳制备活性炭的生产工艺方面有较大的成功，先后有采用核桃壳，椰子壳，棕榈壳，桃核，杏仁壳及木屑等为原料来制备粒状或粉状活性炭，由硬果壳制备的活性炭均为粒状，可再生重复使用，应用价值大；由木屑制备的粒状活性炭，生产成本较低，一般为一次性使用，不便于再生。活性炭生产方法可分为物理活化法和化学活化法两大类，各有优缺点，但化学活化法由于活化剂种类及浓度的不同而使活性炭的孔径大小，长短等主要技术指标有较大的差异，人们通过控制选择活化剂，活化剂浓度，PH值大小；活化温度高低等条件来达到制备出不同规格型号的粒状活性炭，以供不同用途选用。

传统的提取物质中有效成份的方法，如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质。超临界流体萃取是一种新型的分离技术, 它是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开发的。它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。CO2- SFE技术由于温度低, 且系统密闭, 可大量保存对热不稳定及易氧化的挥发性成分, 为中药挥发性成分的提取分离提供了目前最先进的方法。用超临界CO2萃取法可以从许多种植物中提取其有效成分，而这些成分过去用化学方法是提取不出来的。这项技术除了用在化工、医药等行业外，还可用在烟草、香料、食品等方面。如食品中，可以用来去除咖啡、茶叶中的咖啡因，可提取大蒜素、胚芽油、沙棘油、植物油以及医药用的鸦片、阿托品、人参素及银杏叶、紫杉中的有价值成分。可见这项技术在未来具有广阔的发展前景。 超临界流体萃取的特点　1．萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的二氧化碳超临界流体流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不存在物料的相变过程，不需回收溶剂, 操作方便；不仅萃取效率高，而且能耗较少，节约成本。 　2．压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数。临界点附近，温度压力的微小变化，都会引起CO2密度显著变化，从而引起待萃物的溶解度发生变化，可通过控制温度或压力的方法达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力使萃取物分离；因此工艺流程短、耗时少。对环境无污染，萃取流体可循环使用，真正实现生产过程绿色化。　　3．萃取温度低, CO2的临界温度为31.265℃ ,临界压力为 7.18MPa, 可以有效地防止热敏性成分的氧化和逸散，完整保留生物活性，而且能把高沸点，低挥发渡、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。　　4. 临界CO2 流体常态下是气体, 无毒, 与萃取成分分离后, 完全没有溶剂的残留, 有效地避免了传统提取条件下溶剂毒性的残留。同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染, 100%的纯天然。　5．超临界流体的极性可以改变, 一定温度条件下, 只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提取不同极性的物质, 可选择范围广。超临界流体萃取技术的应用 本课题组现已完成：（1）从甜橙皮中萃取甜橙油（2）从银杏浸膏中萃取银杏内酯（3）发酵液制得乳酸钙中萃取还原糖、蛋白质（4）发酵液制得乳酸钙中萃取重金属离子 本课题组可承接： 紫杉、黄芪、人参叶、大麻、香獐、青蒿草、川贝草、桉叶、玫瑰花、樟树叶、茉莉花、花椒、八角、桂花、生姜、大蒜、辣椒、桔柚皮、啤酒花、芒草、香茅草、鼠尾草、迷迭香、丁子香、豆蔻、沙棘、小麦、玉米、米糠、鱼、烟草、茶叶、煤、废油等有价值组分的提纯或回收。 在超临界流体技术中，超临界流体萃取技术与天然药物现代化关系密切。SFE对非极性和中等极性成分的萃取，可克服传统的萃取方法中因回收溶剂而致样品损失和对环境的污染，尤其适用于对温热不稳定的挥发性化合物提取；对于极性偏大的化合物，可采用加入极性的夹带剂如乙醇、甲醇等，改变其萃取范围提高抽提率。

该成果属于农业生物技术领域。针对畜牧业生产中出现的饲料短缺及利用率低、抗生素滥用、畜禽粪便不合理排放等问题，开展了饲用益生菌的筛选、微生态制剂的研发、果渣发酵饲料菌株筛选及发酵菌剂研发、果渣发酵饲料生产工艺优化、生物活性饲料喂养效果评价等研究，获得了具备产业化的饲用优良益生菌菌株，建立了高密度发酵工艺，可实现活菌数高达1013cfu/g的微生态制剂的生产，可部分或全部替代抗生素；获得了多株果渣发酵菌种及发酵复合菌剂。建立了苹果渣生物活性蛋白饲料两步固态发酵工艺，实现了多菌种协同发酵，使发酵产物富含蛋白质、水溶性氨基酸、益生菌和水解酶等多种活性物质；建立了微生物制剂中试生产线、果渣发酵饲料中试生产线。该成果可应用于生物活性饲料、替代抗生素类生物添加剂和非粮生物饲料，生物发酵饲料可以精确到8-15%添加使用。在不增加喂养成本的基础上，提高肉蛋奶产量及品质，降低成本。全省可形成30万吨优质活性发酵饲料，应用价值大。  

南开大学元素有机化学研究所（简称元素所）可以为各农药科研单位和生产企业提供各种农药生物活性筛选和测定服务，以及技术咨询和技术人员培训，可以承担新农药创制各阶段的生物活性研究工作，涉及杀虫、杀菌、除草和植物生长调节四个方面，包括整株、离体叶片、活体小株、细胞以及离体酶等不同水平的配套筛选体系。

活性物质缓释胶囊是近年来研究最多的药物活性物质制剂技术, 它具有延长药物作用时间、定向靶位给药、减少药物毒副作用等优点，在现代 药物制剂中受到了广泛的应用。纳米壁材的研制是在微胶囊的基础上，将壁材 的尺寸进一步减小，增大比表面积，进一步提高包埋率和运载效果。但国内外 对于纳米包埋技术的研究多集中在以壳聚糖、海藻酸钠、合成树脂等材料作为 壁材的开发上，这类壁材价格相对较贵，不利于商业化推广。国内外未发现有 利用生物酶法制备活性物质缓释胶囊的相关报道。 该技术以淀粉纳米颗粒为壁材对包埋活性物质进行包埋，制备纳米缓释胶 囊。淀粉纳米颗粒利用生物酶法制备，生产成本低、周期短、不易造成环境污 染，并且纳米颗粒集中在 50-120nm 左右，粒径小、比表面积大，有利于活性物 质的包埋，包封效果好。经过中试研究，该技术制备的淀粉纳米颗粒活性物质 缓释胶囊在胃部的降解率极低，大部分活性物质在肠道内消化吸收，有效的提 高了活性物质的生物利用率。 生产条件及经济效益预测：纳米颗粒缓释胶囊的初步市场估价为 10-100 万 元/吨。项目投产后，年加工量 100 吨的生产线，估算投资额为 3000 万，可产 生经济效益 4250 万元，实现利税 2000 万元。年加工量 200 吨的纳米颗粒缓释 胶囊生产线，估算投资额为 5000 万，可产生经济效益 8500 万元，实现利税 4000 万元。年加工量 400 吨的纳米颗粒缓释胶囊生产线，估算投资额为 7000 万，可青岛农业大学科技成果介绍 2017 －54－ 产生经济效益 1.5 亿元，实现利税 8000 万元。因此，该项目盈利性强、投资回 报率高、贷款偿还期短，经济效益上可行。