1、成果简介：（500字以内） 电化学水处理技术是20世纪80年代末、90年代初发展起来的能够有效处理有毒难降解污染物的先进废水无害化处理方法。该法的主要特点是能在常温常压下将不易降解的有机物质完全燃烧或部分降解到可容易生物处理的程度而不带来二次污染，具有处理效率高、操作简便、与环境兼容等优点。近二十年来，国内外许多研究者进行了大量研究工作，取得了较大突破。已经发现，电化学处理成本高主要是由于电耗高。对于低浓度有机废水，如果提高电流效率，就会降低处理费用；对于高浓度废水，如果将有机物部

本专利技术由二氧化碳和水为原料，KHCO3作助剂，催化剂由配体功能化、金属沉积和染料敏化的TiO2-FTO玻璃电极构成的光阴极催化剂和Co-Pi修饰W参杂的BiVO4光阳极催化剂在光电池中模拟植物光合作用制备出高纯度的乙醇水溶液并放出氧气。人工光合成电池的效率可以达到0.3~0.6%，与大田农作物相似。光电池在模拟太阳光或室外太阳光照射下均能实现合成乙醇，将太阳能转化为碳基能源分子。电极催化剂制备简单、成本低廉、污染很小；生产乙醇的过程中无废水、废气和固体废物产生。催化电极的寿命长，可以直接扩大生产。生产环境需要阳光充沛、场地广阔，甘肃的戈壁滩最好。技术已经申请国家发明专利：申请号201510914432.8。 技术特点：生产成本低、原料经济易得、催化剂效率高、阳光为反应的驱动力、生产过程无三废排放。 主要指标：醇含量（>99%）;乙醇>90%

揭示了沸石分子筛中硼中心的配位环境与催化丙烷脱氢性能的构效关系，率先提出双羟基硼物种作为丙烷脱氢的活性中心 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 开展沸石分子筛催化材料研究，阐明了惰性碳-氢键低温活化转化的机理，国际上率先提出分子围栏催化剂设计的新方法，克服了甲烷低温氧化中高甲烷转化率和高甲醇选择性不可兼得的领域难题，在70℃下突破性实现17.2%的甲烷转化率和92%的甲醇选择性；揭示了沸石分子筛中硼中心的配位环境与催化丙烷脱氢性能的构效关系，率先提出双羟基硼物种作为丙烷脱氢的活性中心，并在纯硅分子筛骨架中构筑具有此类硼中心开发出硼硅分子筛新材料，催化丙烷有氧脱氢中丙烷转化率达到41.6%，烯烃产物选择性超过80%（效率达到传统分子筛负载多聚硼材料的近十倍），为天然气和页岩气的高效利用提供了理论基础和技术支撑。 上述相关技术完成了实验室的小试研究，指标达到国际先进水平。准备进一步推进中。

通过纱线表面功能化，将摩擦纳米发电机依附在纱线上，织成智能化农用纺织品，利用雨水冲刷时的电子转移与流动产生电流，源源不断地为智慧农业供能。装载摩擦纳米发电机的纱线可以说是智慧农业的“无源活水”。  这个研究灵感来自一场突如其来的大雨：仲夏时节，一场突如其来的倾盆大雨透过来不及关闭的窗户摧残了窗台边的绿植。这引起了研究人员的思考：“农作物所处的环境只会更恶劣，那么我们就想办法利用它的恶劣。”大棚不仅可以作为作物、动物的“保护伞”，还可以作为雨滴能的收集器。未来通过连接储能设备，这些被改造的农用纺织品，不仅可以为种植业和畜牧业提供保护以提高农畜产品质量与产量，还可以为物联网感知器件源源不断地输送电能，从而开展农业信息的无源监测和实时提供天气状况。

 NCCN指南推荐“高危”局限性肾癌术后可以通过辅助靶向治疗减少复发率，但临床中使用临床病理指标认定的“高危”亚群中有约50%的患者术后不出现复发，不必接受昂贵的辅助靶向治疗。为弥补临床病理指标的不足，更准确地识别真正的“高危”患者，减少不必要的辅助靶向治疗，本研究首先从TCGA数据库白种人局限性肾癌90万个SNP位点中筛选出44个与术后复发密切相关的SNP位点。然后通过对227例训练组患者的44个SNP位点检测，发现6个位点与黄种人局限性肾癌复发密切相关。将这6个SNP位点组合成预测模型进一步在中山大学组(217例)、国内多中心组（410例）和TCGA组（441例）验证表明，该预测模型是局限性肾癌术后复发的独立影响因子。该模型与临床病理指标相结合可以进一步提高预测准确度，更精准地识别复发高危患者。该杂志同时刊登了国际著名泌尿外科专家、美国德州大学西南医学中心Yair Lotan教授和Vitaly Margulis教授的述评，指出该分子预测模型对局限性肾癌术后个体化诊疗决策的制定具有重要作用，避免“一刀切”的治疗方案导致临床上的过度治疗或者治疗不足。

本成果通过系统计算、材料筛选等方式对氢能、生物质能和二氧化碳实现高效转化利用，同时可对污染物（CO、VOCs、COS、CS2等）化学链脱除，具体包括：制氢、储氢研究；生物质能源高效转化利用，包括生物质/污泥/塑料/固体废弃物的热解、气化、碳化等处理，得到高值化合成气、生物油或炭基材料等；CO2的高效转化利用，包括CO2吸附剂的设计制备，CO2的热化学裂解等；基于化学链的能源转化技术，具体包括化学链制氢、化学链甲烷转化、化学链甲醇转化、化学链丙烷脱氢、化学链高炉煤气脱除CO、化学链VOCs转化、化学链脱硫等；先进能源材料制备，可研究性能优异的气凝胶材料，实现能源的高效清洁低碳转化与利用。

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。

已有样品/n“新型高密度存储材料与器件”面向大数据时代对海量数据存储和处理的需求，研究相变、阻变、铁电等新型存储材料和器件的设计与制备关键技术，发展用于高密度存储阵列的选通器件及三维集成技术，研制兼具信息存储、逻辑、运算、编解码等多功能的新型原型器件以及柔性阻变存储器原型器件，将为我国发展具有自主知识产权的新型高性能存储材料与器件奠定技术基础。

微藻可以通过自身的光合作用高效固定二氧化碳，同时生产生物燃料以及高 附加值产品，已成为国内外技术开发的热点。在微藻能源利用工艺流程中，用于 微藻培养的光生物反应器占总设备投资和运行成本的一半。由于相关研究工作的 缺乏，生物反应器受微藻光合效率、传质以及光照的限制，体积大、占地宽、成 本高、产率和效率低。为了强化微藻光生物反应器中光传递，提高光分布的均匀 性，构建了内嵌空心导光管的新型平板式微藻光生物反应器，通过空心导光管的 引入实现了将光能导入反应器中光衰减严重区域，提高了反应器内藻细胞的产量。 在此基础上，为了优化反应器的光分布，设计了内置导光板的光生物反应器，并 将其用于工业化中常用的跑道池反应器中（如图1所示），使微藻产量提到了 193. 33%,生物质产量达到2. 31g/L,油脂产量达到1258. 65mg/L。导光板目前工 艺成熟，成本低廉，对微藻无毒害作用，因此将其用于微藻产业化培养的跑道池 反应器中，基本不会增加建造及运营成本。按目前藻粉市场价来算，微藻150 元/千克，传统跑道池反应器的收益为0.18元/升，而利用内置导光板的跑道池 光生物反应器可获得0.35元/升的收益。同时，在工业化常用的管式反应器的基 础上，创新性的提出了一种新型非连续光照管式光生物反应器，通过间断遮光方 式，形成了反应器内明区和暗区的周期性分布，实现了微藻在反应器内流动时的 规律性明暗交替，从而触发闪光效应，使微藻生长速率提高了 15%。 在微藻生长到稳定期后，需对反应器中的微藻进行采收。传统的采收方式包 括离心、絮凝、气浮、膜过滤等，这些方法均耗能较多。为了降低采收成本，提出聚丙烯酸系高吸水性树脂吸收培养基浓缩微藻，吸收后可通过高温烟气脱水回 收再利用。利用采收后的湿藻进行水热液化的预处理方式，将藻细胞破壁，使细 胞内的多糖、蛋白质、油脂等析出并解聚成小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸，之 后这些小分子物质经微生物发酵，产出甲烷、氢气等高热值的生物燃料。此外， 微藻破壁后，可直接经萃取等过程，得到硫代多糖、二十碳五烯酸（EPA）、二十 二碳六烯酸（DHA）、虾青素等高附加值产品。其中，硫代多糖具有抗氧化、抗肿 瘤、抗炎、抗病毒等活性，并且可以作为抗凝血剂和免疫调节剂。EPA被称为“血 管清道夫"，能促进循环系统的健康和防止胆固醇和脂肪在动脉壁上积聚，并对 治疗由自身免疫缺陷引起的炎症有效。DHA俗称“脑黄金”，是神经系统细胞生 长及维持的一种主要成分，是大脑和视网膜的重要构成成分，在人体大脑皮层中 含量高达20%,在眼睛视网膜中所占比例最大约50%。虾青素是已知氧自由基清 除能力最强的天然色素，其抗氧化能力是维生素E的1000倍，雨生红球藻是最 佳的天然虾青素来源，含量达到3%-5%,是目前唯一被美国FDA审核准许可用于 人类直接使用的虾青素产品，我国于2010年批准纳入食品新资源产品目录。 针对微藻生物质高效能源化利用的问题，提出太阳能加热实现微藻水热预处理， 再利用水解液和固态残渣厌氧发酵制取富氢甲烷气，实现微藻全组分转化利用， 并建立了中试系统（如图2, 3）o通过太阳能水热水解，微藻发酵产甲烷过程的 速率和转化率得到显著提升。