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单分散金属纳米颗粒自动化生产工艺与设备研发
金属纳米颗粒是重要的超材料（Metamaterials）物质，在化学化工（如催化剂）、生物医药（如医学成像与诊断试剂）、新能源（如光能转化）等领域中有着巨大的市场前景。以金纳米颗粒为例，目前国际 市 场 基 本 被 英 国 BBI 等 极 少 数 公 司 所 垄 断。根据 BBI 公司统计，其产品在科研领域的使用频率超过 4 亿次/年，按照其售价约 2 英镑/毫升，每次测试使用 10 毫升计算，该公司仅纳米金销售年产值就超过 80 亿英镑。金属纳米颗粒的原料成本并不高，仍以纳米金为例，1 克氯金酸（人民币 200 元）可生产纳米金 1 万毫升，按照 BBI 的售价价值约 2万英镑。而且在国内购买 BBI 等公司的产品还需缴纳高额税费，供货期通常长达数月之久。国内金属纳米颗粒的生产有面临工艺不完善、无法自动化大规模合成等问题。实验室的小规模制备成本高，并且产品单分散性和颗粒尺寸重现性不好，无法同国外公司竞争。
我们经过多年的研究积累掌握了各种金属纳米颗粒的精准形貌和尺寸控制方法，结合微流控技术能够实现自动化合成，可以生产多种形状规则、尺寸均一的高质量产品，预期在国内和国际市场都有很强的竞争力。
南开大学
2021-04-13
高浓度工业废水处理关键技术研发与应用
项目针对工业废水浓度高、难降解的特点，从高级氧化前处理、厌氧处理及资源化方面集成研发废水处理技术，建立高浓度、难降解废水处理的技术体系，形成如下主要成果：
（1）开发了高浓度工业废水的前处理技术，采用非均相催化臭氧氧化，光电协同催化氧化等高级氧化术，降解高分子、难生物降解的污染物，提高废水的可生化性、降低废水浓度，使废水 COD 浓度降低 40%以上，B/C 提高至 0.35 以 上；
（2）开发和设计了针对高浓度有机废水的厌氧生物处理反应器系统，利用高效厌氧反应器技术提高反应器内微生物浓度、提高微生物对污染物的利用效率，使废水的 COD 去除率达到 90%以上，实现了在污染物削减的基础上对于资源的高效回收，沼气转化率达到 0.1-0.2 m3/kg，沼气成分达到 67%。成果在废水的高级氧化前处理、厌氧处理及资源化等方面实现了科技创新和技术进步，在国内外期刊上发表研究论文 50 余篇，SCI 收录 15 篇；申请发明专利 19 项，其中授权发明专利 14 项；另获授权实用新型专利 7 项。技术成果已在苏圣科技（无锡）有限公司、无锡市惠联科轮环保技术发展有限公司、无锡市碧天源环境工程有限公司和无锡江大技术转移工程公司等企业开展了推广应用。
江南大学
2021-04-13
高效生物催化合成烟酸关键技术研发及产业化
烟酸又称维生素 PP 或维生素 B3，是人体必需的 13 种维生素之一，作为药物中间体及饲料或食品添加剂具有广阔的国内外市场，全球烟酸市场在 8 万吨以上，目前主要采用化学法生产。
本项目打通了生物转化 3-氰基吡啶制备烟酸的工艺路线，建成了国际上首条烟酸生物法生产线，技术水平达到国际领先。项目获得了自主知识产权菌种、建立了腈水解酶的高效表达和系统改造技术、构建了固定化和高浓度转化体系；腈水解酶发酵酶活及烟酸转化产量均为目前国际报道的最高水平。已建成年产2000 吨烟酸生物法生产线，相比传统化学合成工艺节约能耗 30%以上，降低污染物排放 70%以上。在 Catal Sci Tech，ChemCatChem，Crit Rev Biotechnol 等国内外期刊发表论文 20 余篇，1 篇入选BioMed 数据库 Highly accessed 论文；213受邀合编英文专著 1 部；申报国家发明专利 15 项，其中已授权 9项。
江南大学
2021-04-13
物联网架构的能耗监管系统的研发与产业化
物联网架构的能耗监管系统实现了对水、电、燃气等主要能耗的感知、传输、监测、分析、管理。利用自主研发的 FrontView 物联网技术支撑平台，实现了校园用能定额管理系统，地下管网漏水检测系统，燃气用气安全监测系统，路灯智能化照明控制系统，网络化预付费水电管理系统，VRV 中央空调集群管理与控制系统，分体空调网络智能管理系统，变电所运行维护监管系统等。通过对以上系统的能耗数据分析与挖掘，实现科学用能和精细化管理。
1、创新要点
在物联网的体系架构下实现能耗的感知、监测和管理。首创物联网应用开发平台。设计研发了物联网应用网关和网络化能耗采集设备。
2、效益分析（资金需求总额 1000 万元）
2005 年系统建成至 2011 年期间，为江南大学累计节约水电支出 6800 余万元；推广后各使用单位通过该平台的管理，累计节约水电支出超过 3 亿元。通过公共机构等示范平台的使用取得了良好的社会效益。
3、推广情况
完成了科技成果的产业化。该系统的系统架构、智能数据网关、FrontView能源监管系统软件先后在全国 60 多个高校、企业等推广使用。
授权专利：
带恶性负载控制网络预付费单相电能表 200920256285.X
网络预付费三相电能表 200920256297.2
智能数据网关 200930299686.9
江南大学
2021-04-13
超薄石墨片作衬底的碲化镉太阳电池
超薄石墨片作衬底的碲化镉太阳电池，属于新能源材料与器件领域。本发明 采用柔性超薄石墨片作为衬底材料，在石墨片上溅射一层铜，进行热处理。铜 扩散进入石墨形成掺铜石墨片。在掺铜石墨片上沉积一层碲，再沉积碲化镉并 进行退火处理。在碲化镉的沉积及退火处理过程中，在石墨片和碲化镉之间形 成重掺杂的CuxTe层而实现柔性石墨衬底与碲化镉之间的欧姆接触。然后依次 沉积硫化镉、透明导电薄膜和栅状铝电极获得柔性碲化镉薄膜太阳电池。本发 明解决了制备高效柔性碲化镉电池所需的较高工艺温度与常规柔性衬底耐受温 度低的矛盾。
四川大学
2021-04-11
一种机械叠层ALSB/CIS薄膜太阳电池
一种机械叠层ALSB/CIS薄膜太阳电池,属于一种半导体薄膜太阳电池的结构设计,它是由ALSB顶电池机械叠合在CIS底电池上而成的双结四端薄膜太阳电池。其中ALSB顶电池,指的是在CORNING 7459玻璃上先沉积N型掺铝氧化锌导电层,然后沉积氧化锌高阻层,再沉积硫化镉缓冲层,随后沉积锑化铝吸收层以及碳纳米管涂层作为透明导电层,最后,沉积镍/铝栅线而制成的太阳电池;而CIS底电池,指的是在SODA LIME玻璃上沉积钼,然后沉积吸收层硒铟铜,再沉积缓冲层硫化镉,随后沉积高阻氧化锌和掺铝氧化锌,最后沉积与顶电池相同形状和大小的镍/铝栅线而制成的太阳电池。采用上述结构的叠层电池,可以选择性地吸收和转化太阳光谱的不同区域的能量,扩展光谱响应的范围,有效地提高薄膜太阳电池的转换效率。
四川大学
2021-04-11
关于非铅钙钛矿太阳能电池的研究
首次制备出了基于非铅双钙钛矿Cs2AgBiBr6的高质量薄膜及其太阳能电池。对于传统的铅基钙钛矿材料，其结构为APbX3, 如果用一个一价金属和三价金属来代替两个铅，即可形成结构式为A2M+M3+X6的双钙钛矿，又名冰晶石。双钙钛矿是一个非常庞大的家族，理论计算可以形成这种组合的有超过9000种，目前有350种已经被合成。根据计算，有11材料有潜力用于光伏器件。目前已经被合成的有5种左右，但是鲜有双钙钛矿电池报到。其主要原因在于很难制备高质量的双钙钛矿薄膜。通过自己搭建的低压辅助设备首次制备出了高质量的双钙钛矿Cs2AgBiBr6薄膜，研究发现，该薄膜的热稳定性远远好于传统的铅基有机－无机杂化钙钛矿材料。将其用做吸光层，制备出了平面异质结太阳能电池。基于该薄膜的电池在空气中有很好的稳定性，对于无空穴传输层的器件在空气中放置超过4个月其效率没有衰减。说明双钙钛矿在太阳能电池的应用中有非常大的潜力。相关成果发表在《Advanced Science》 （The Dawn of Lead-Free Perovskite Solar Cell: Highly Stable Double Perovskite Cs2AgBiBr6 Film, Adv. Sci. 2018, 5(3), 1700759）。
北京大学
2021-04-11
甲醇水液相重整制氢与燃料电池的联用
针对水和甲醇液相制氢反应的特点，采用 铂-碳化钼双功能催化剂 （其中铂以原子水平分散于立方相碳化钼纳米颗粒表面），在 低温下（150~190 ℃）无需强碱即可实现对水和甲醇的高效活化和催化重整 。在190 °C时，催化速率高达18,046 mol H2 /(mol Pt *h)，活性较传统铂基催化剂提升了两个数量级。首先比较了立方相碳化钼（α-MoC）和六方相碳化钼（β-Mo 2 C）在载体碳化钼中的不同比例对负载金属铂的结构和甲醇水液相重整制氢活性的影响。实验发现随着载体中立方相结构α-MoC比例的增长，甲醇重整活性急剧增加，Pt负载于纯α-MoC上（Pt/α-MoC）表现出了最高的甲醇重整活性。利用X-射线吸收精细结构谱和单原子分辨率的球差校正电镜对催化剂进行系统研究表征，证明在2 wt% Pt/α-MoC催化剂上存在着高密度原子级分散的铂。将Pt负载量降至0.2 wt%时，可实现所有负载金属铂呈原子级分散，极大提高了贵金属铂的原子利用率，TOF达到了18,046 mol H2 /(mol Pt *h) 。据估算，仅需含有6克金属铂的催化剂即可使产氢速率达到1 kg H2 /h，已基本达到商用车载燃料电池组的需求。而且，Pt/α-MoC具有较高的催化稳定性，经历了11次模拟类真实情况的“启动-停止-启动”循环反应仍维持原子级分散形貌和较高的催化活性。
北京大学
2021-04-11
全固态锂电池固体聚合物电解质研究
全固态锂电池的活性物质负载通常较低（<1 mg cm-2），该值远小于目前商用锂离子电池钴酸锂正极的 12 mg cm-2 和石墨负极的 6 mg cm-2。物质学院刘巍课题组在高性能全固态锂电池的固体聚合物电解质方面取得重要进展。他们突破传统制备方法，利用立体光固化成型（SLA）3D 打印技术，以聚乙二醇二丙烯酸酯为聚合物基体原料，3D 打印出一种具有三维表面结构的聚合物固态电解质。由于构建出 3D 电解质-电极界面，使界面处的比表面积增大了 95%，显著优化了电极与聚合物固态电解质之间的界面接触，大大降低了界面阻抗，并且能将正极活性物质负载提高到 5 mg cm-2 这一较高的水平，以此提升全固态锂电池的性能。SLA3D 打印技术为高性能的全固态锂电池提供了新的研究途径，有希望应用于下一代的能量存储领域。
上海科技大学
2021-04-13
具有高填充因子的聚合物太阳能电池
通过合成新型高分子半导体并优化器件工艺，该工作取得了聚合物太阳能电池领域前所未有的高填充因子（76%-80％）。论文还通过对太阳能电池薄膜形貌、电子性质和器件物理的深入研究揭示了高填充因子的起源。其工作原理在于，聚合物和富勒烯取得与基底平行方向的相分离，与基底垂直方向的相渐变（图 1）。该形貌特征有效地抑制了电荷复合，使得电荷能有效和定向性地收集。研究发现，80％的填充因子接近硅太阳能电池，也预示聚合物太阳能电池能量转化效率可能远高于现有水平。
南方科技大学
2021-04-13