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钴镍基配位聚合物的构筑及电催化析氢性能研究
配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
祝涣钧
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
吴凌志
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
郑毅
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
王梓
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
武辰禹
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
覃玲
化学与化工学院
副教授
多功能配位聚合物材料的合成及应用研究
四、项目简介
配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。它具有多样的拓扑结构，并且稀疏多孔，密度较低。这些特点使得它在吸附，催化，储能的各个方面有着优良的效果。
本项目主要目的在于合成钴/镍基配位聚合物，选择合适的有机配体与金属离子钴/镍通过配位键构筑得到钴镍基配位聚合物，利用单晶衍射、元素分析、红外光谱等方法对其结构及组成进行表征，或者通过合成和掺杂的方式，调控它的析氢性能，设计出高催化活性和稳定性、低成本的非贵金属催化剂。
项目组成员通过设计选择有机配体与金属离子，通过溶剂热方法合成了多种金属有机框架材料，并将其热解得到衍生材料。通过线性伏安扫描法等多种实验方法测试了它们的电催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始电位为-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通过掺杂Zn2+后，过电位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我们还合成了一种对金属离子（Fe3+）与抗生素（加替沙星）有明显检测效果的锌基材料，可作为多功能探针检测水中金属离子和抗生素的残余量。由于化合物没有催化位点，我们通过掺杂钴金属的方式，改善了它的电催化析氢性能，使它具有较低的初始电位(-423 mV)、较低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和较好的循环稳定性。
项目为研究高性能和稳定性的HER电催化剂及金属离子和抗生素荧光探针材料的设计合成提供了可行的思路。
合肥工业大学
2022-07-27
一种测氢用固体电解质管的制备与成形方法
本发明公开了一种测氢用固体电解质管的制备与成形方法。该 方法采用 CaCO3、ZrO2、In2O3 原料，按照摩尔比：CaCO3：ZrO2： In2O3＝1：0.8～0.95：0.025～0.1 称取出原材料，进行湿磨混料，混 合粉料压制成直径 20～30mm，厚度为2～5mm的圆片在1000～1400℃ 下煅烧得到 CaZr1-xInxO3-α(0.05≤x≤0.2，原子比)，再将圆片压碎成 粉末，加入到熔融的石蜡、油酸和蜂蜡混合物中，用电磁搅拌器进行 搅拌，通过热压注方法成形为管状，再在高温下进行排蜡，之后在 1450～1550℃下进行最终的烧结，获得 CaZr1-xInxO3-α(0.05≤x≤0.2) 电解质管。本电解质管表面光滑、结构致密，具有较好的化学稳定性 和抗热冲击性能，能够应用于变温环境下的铝、镁合金熔体氢含量的 连续、准确测定。
华中科技大学
2021-04-13
一种绿氢耦合加氢过程在线代理模型辅助多目标优化方法
本发明提供了一种绿氢耦合加氢过程在线代理模型辅助多目标优化方法，包括：针对绿氢耦合加氢过程的绿氢‑灰氢混合波动，构建经济与碳减排多目标操作参数优化问题，对操作参数进行灵敏度分析，获取待优化操作参数及其取值范围；对加氢过程建立第一性原理模型并进行拉丁超立方采样，采用高斯过程回归建立离线代理模型；在混合氢气波动条件下，基于高斯过程生成初始在线代理模型，采用快速非支配排序优化方法求解经济与碳减排多目标优化问题，并通过周期性更新在线代理模型。本发明兼顾了投资成本与碳减排效益，实现了绿氢‑灰氢混合频繁波动下的经济效益与碳减排多目标的平衡优化。
南京工业大学
2021-01-12
基于化学链的高含水中药渣高效气化制备合成气技术及关键设备开发
成果介绍针对我国中药废渣产率逐年增加、常规处理处置方法效率低、资源浪费严重及二次污染等迫切问题，开发以高含水的中药废渣为燃料，通过先进化学链燃料转化技术，将其就地转化为高品质合成气和热能的技术和工艺，实现中药渣的无害化、减量化和资源化综合利用。技术创新点及参数（1）避免使用纯氧做气化剂，具有比常规固体燃料气化、热解技术更高热效率和燃料转化率；（2）直接以高水分中药渣为燃料，充分利用生物质成分和水分，生成的合成气热值和品位均高于常规气化技术，或用来直接生产浓度较高的氢气用作车用燃料；（3）以廉价合成铁基材料、天然铁基材料或炼铝废弃物作为高温传氧材料，实现传氧、传热和催化气化功能，提高燃料转化率，大幅降低合成气中焦油含量；（4）反应器结构采用多级分步反应，并与传热-传质过程高度耦合集成，易于实现连续规模化生产。以上关键技术的开发，将瞄准氢气或合成气燃料生产及药企行业内废弃物能源资源化利用等目标，紧紧依靠强大的能源化工优势，避免同质化竞争导致的产业发展风险，确保技术开发成功的同时形成产业错位发展的优势。市场前景通过废弃中药渣的中高温气化方式生产高品质的合成气的综合效果最好，符合国家固体废弃物资源化和能源化利用政策，也可直接用于药企以替代部分燃料；产生的极少量生物质灰渣易于处理，在与相关中药企业密切合作中，形成优势互补，加速整体技术和关键设备开发，根据需求侧的行业分布、废弃物产地、燃料及产物运输等特点，逐步形成规模适中的、模块化的燃料转化平台。形成针对解决中药企业生物质废弃物的资源化、无害化和减量化的系统性综合解决方案与推广模式，建立示范基地，促进该领域的产业化。
东南大学
2021-04-13
西南大学甘利华研究员课题组在天然气化工领域取得新进展
我们将二氧化碳重整和部分氧化重整耦合，发现在优化条件下，甲烷和二氧化碳的转化率分别可以达到99 %和47%，CO和H2的产率分别可达到91%和65%。结果还显示，预热工段产生的二氧化碳可以在后续的转化反应中完全消耗掉，实现二氧化碳零排放。
西南大学
2022-06-10
一种生物质洗涤-烘焙预处理联合化学链气化制备合成气的系统及方法
本发明公开了一种生物质洗涤‑烘焙预处理联合化学链气化制备合成气的系统，包括洗涤‑烘焙预处理单元、化学链气化单元和载氧体再生单元，所述洗涤‑烘焙预处理单元、化学链气化单元、载氧体再生单元依次相连；所述洗涤‑烘焙预处理单元包括粉碎器、洗涤搅拌器、固液分离器、烘焙反应器和气液分离器；所述粉碎器、洗涤搅拌器、固液分离器、烘焙反应器、气液分离器依次相连；所述气液分离器的液相出口与洗涤搅拌器的进料口连接，所述烘焙反应器的固相产物出口与化学链气化单元的下部进料口连接。本发明还公开了一种生物质洗涤‑烘焙预处理联合化学链气化制备合成气的方法。采用本发明的系统和方法来转化利用生物质，显著提升了合成气品质。
南京工业大学
2021-01-12
钼硫化物碳纳米复合材料电催化析氢催化剂项目
氢能源是高效的绿色能源，如何低廉高效的大规模生产是制约其应用的一个关键因素。近年来，电解水制氢受到学术界广泛关注，寻找廉价高效的非铂电催化剂成为时下研究热点。本项目分别采用辐射法及水热法制备了钼硫化物/碳纳米复合材料,其催化析氢性能优于商用Pt/C（20%Pt）催化剂，而且具有良好的催化稳定性,适合大规模制备。
北京大学
2021-02-01
一种利用酸性离子液体催化制备四氢吡啶衍生物的方法
（专利号：ZL 201510212365.5） 简介：本发明公开了一种利用酸性离子液体催化制备四氢吡啶衍生物的方法，属于有机化工技术领域。该制备反应中芳香胺、芳香醛和乙酰乙酸乙酯的摩尔比为2：2：1，酸性离子液体催化剂的摩尔量是所用乙酰乙酸乙酯的5～8％，反应溶剂乙醇以毫升计的体积量为乙酰乙酸乙酯以毫摩尔计摩尔量的5～7倍，反应压力为一个大气压，回流反应30～45min，反应结束后冷却至室温，有大量固体析出，碾碎固体，静置，抽滤，所得滤渣乙醇洗涤、真空干燥后得到纯四氢吡啶衍生物。本发明与采用其它催化剂的制备方法相比，具有催化剂催化活性高、可生物降解性好、使用量少以及整个制备过程原料利用率高、操作简单方便等特点，便于工业化大规模生产。
安徽工业大学
2021-04-11
一系列新型二氢赤霉素衍生物及其制备方法与应用
本发明提供一系列新的二氢赤霉素衍生物，其结构式如式Ⅰ所示。R可为：C1‑C6烷基，C3‑C6环烷基、取代或未取代的芳基。上述式Ⅰ所示二氢赤霉素衍生物作为植物生长调节剂的应用也属于本发明的保护范围。本发明以便宜易得的赤霉酸为原料构建二氢赤霉素骨架，得到了一系列二氢赤霉素衍生物，并对这些化合物进行了初步的生测研究，筛选出了一些活性较好的化合物。
中国农业大学
2021-04-11
一种八氢二吡咯并喹啉类化合物的制备方法
本发明涉及一种苯基‑2‑吡咯烷基苄醇类化合物在酸性条件下生成八氢二吡咯并喹啉化合物的方法。以苯基‑2‑吡咯烷基苄醇类化合物在酸性条件下脱水生成碳正离子，四氢吡咯邻位碳上的氢以氢负离子的形式迁移到碳正离子，原位上生成亚胺正离子，其中的一部分亚胺正离子通过质子转移转变为烯胺，烯胺分子与含有亚胺正离子的分子发生分子间的[4+2]环加成反应得到八氢二吡咯并喹啉化合物。本发明实现了通过氢迁移策略构建了八氢二吡咯并喹啉化合物，不需要金属催化剂，绿色环保，成本低廉。
青岛农业大学
2021-04-13