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氢氧燃料电池阴极催化剂设计
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心及化学与材料科学学院的曾杰教授团队和国家同步辐射实验室鲍骏教授团队合作，通过精准的氧化刻蚀，调控钯铂合金的形貌和组分，设计并构筑出了超立方体框架结构催化剂，其在氢氧燃料电池阴极反应中表现出高活性和高稳定性。研究成果以 “Pd-Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction”为题发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem.Soc. 2021,doi.org/10.1021/jacs.0c12282）。该研究团队受三维立方体向四维超立方体演变的启发，将钯铂均匀合金立方体进行氧化刻蚀，通过精准调控钯原子的去除和余下钯原子与铂原子的重排，得到钯铂合金超立方体框架结构（图 1）。此外，通过调节初始立方体中钯、铂两种元素的比例，还可以得到八足体和立方框架结构。在氢氧燃料电池阴极催化测试中，立方框架结构、超立方体结构和八足体结构的单位质量活性分别达到了商用铂碳催化剂的 4.1 倍，11.6 倍和 8.3 倍。此外，超立方体结构催化剂还表现出了最高的本征活性（2.09 安培每平方厘米）和优异的性能稳定性。密度泛函理论计算表明超立方体表面晶面的氧吸附能最接近于理论最优值，这一趋势与实际测试的氧还原活性顺序相一致。这种新的超立方体框架催化剂设计理念为今后相关电催化剂的设计提供了新的思路。
中国科学技术大学
2021-04-13
新型高效、无毒脱硝催化剂技术
该技术开发了稀土掺入的过渡金属复合氧化物脱硝催化剂新体系，无毒、无二次污染，可替代现有商用有毒的钒钛体系，取得了脱硝催化剂的自主知识产权；研发了具有助催化功能的支撑体及支撑体与催化活性组分高强结合的制备新技术，实现了脱硝催化剂原料国产化，大幅降低了催化剂的生产成本；在国华太仓电厂脱硝旁路系统进行了工况测试，在江苏华尔润集团有限公司建立了烟气处理量为1～2万Nm3/h的首个玻璃行业工业应用脱硝装置。测试和示范应用结果表明：新型脱硝催化剂效率高，活性温度窗口宽，机械强度高，耐水洗，失活后可再生，废弃的催化剂可资源化利用。研发出的稀土基脱硝催化新体系，具有无毒、高效；适温度范围宽；抗中毒能力强；寿命长，失活后可再生，降低运行成本50%，废弃的催化剂无二次污染，并可资源化利用等特点。 该项目受到国家科技部、发改委、环保部高度重视和大力支持，先后获得国家及部省级10项项目的资助。
南京工业大学
2021-04-13
低温碳纳米管复合催化剂
系统研究和探明了我国生活垃圾焚烧过程中多种污染物排放和控制规律。 着重在垃圾焚烧尾部烟气中衡量剧毒持久性有机污染物(如二噁英、多环芳烃等) 的多途径耦合降解以及多种污染物协同脱除方面，积累了大量研究经验;并利用 自行研制的低温碳纳米管复合催化剂实现烟气中二噁英的高效脱除:反应 150°C，空速 20,000h-1 条件下，二噁英脱除效率达 99%以上(如图所示)，优于国家标 准。
上海理工大学
2021-01-12
固体催化剂制备碳酸丙烯酯工艺
产品环状碳酸酯的应用 碳酸丙烯酯高能电池电解液．高效溶剂仅用作高能电池及电容器的优良介质，世界市场所需碳酸丙烯酯200-300万吨。酯交换法生产碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯达数十万吨。而目前国内生产量在1000-2000吨，供不应求，市场前景十分广阔。随着社会对绿色环保的重视，许多工艺会被清洁、环境友好工艺所代替，必然进一步加大碳酸丙烯酯的市场需求。因其下游产品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不断推广应用，其市场需求量还要不断增加。本产品碳酸丙
南开大学
2021-04-14
电池高性能低铂电催化剂
电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。
北京大学
2021-01-12
电池高性能低铂电催化剂
电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。
北京大学
2021-04-13
用于富氢气氛中一氧化碳优先氧化的宽温催化剂
成果创新点 质子交换膜燃料电池，氢气纯化。 主要技术创新路径：通过全新的一种催化剂制备方法实现宽 温催化剂的精准设计：在 SiO2负载的 Pt 金属纳米颗粒表面上精 准构筑出原子级分散 Fe1(OH)x物种，促成新型 Pt-Fe1(OH)x单位点 界面催化活性中心形成，获得性能最佳的 PtFe/SiO2宽温催化剂。 关键技术指标：获得的 PtFe/SiO2宽温催化剂，可以在 198-380 K）温度区
中国科学技术大学
2021-04-14
用于富氢气氛中一氧化碳优先氧化的宽温催化剂
质子交换膜燃料电池，氢气纯化。
主要技术创新路径：通过全新的一种催化剂制备方法实现宽 温催化剂的精准设计：在 SiO2负载的 Pt 金属纳米颗粒表面上精 准构筑出原子级分散Fe1(OH)x物种，促成新型Pt-Fe1(OH)x单位点界面催化活性中心形成，获得性能最佳的PtFe/SiO2宽温催化剂。
关键技术指标：获得的 PtFe/SiO2宽温催化剂，可以在 198-380 K）温度区间内实现富氢气氛中微量 CO 的完全消除，且同时保持 CO 选择性 100%。而且，该催化剂在水汽、二氧化碳同时存在的真实环境下，仍然保持极高的稳定性，160 小时测试不失活。该催化剂的比质量催化活性（5.21 molCO×h-1×gPt-1 ），是传统 Pt/Fe2O3催化剂的 30 倍。
核心解决问题、核心优势等：通过上述方法获得的 PtFe/SiO2 宽温催化剂，彻底解决了氢燃料电池汽车的推广应用解决了一个关键难题：燃料电池的 CO 中毒休克问题。核心优势是首次可以为氢燃料电池汽车在寒冷条件下，频繁冷启动和连续运行期间避 免 CO 中毒，为其“心脏”提供了一种全方位的有效保护手段， 使得汽车敢于吃“粗粮”。 这也是目前全世界唯一能够做到上述全方位保护的催化剂。
中国科学技术大学
2023-05-17
一种新型介孔碳担载的金属催化剂及其制备方法
本发明涉及一种新型介孔碳担载的金属催化剂及其制备方法，金属催化剂由金属粒子0.01wt％～90wt％和介孔碳载体10wt％～99.99wt％组成，介孔碳载体由杂原子掺杂的介孔碳材料制成，该杂原子掺杂的介孔碳材料是以含有杂原子的离子液体为单体，与模板剂在室温下混合，然后在400～1000℃下煅烧1～6小时，冷却至室温，最后除去模板剂制得，金属粒子的平均粒径为1～100nm，介孔碳材料中杂原子的质量分数为0.01wt％～80wt％。本发明催化剂可以通过氮、硫、磷、硼、氟等杂原子的掺杂调控纳米金属的价态以及金属在载体表面的沉积与分散，从而有利于增强其催化活性。另外，催化剂制备简单，对水、空气和热稳定。
浙江大学
2021-04-11
合成气一步法制备乙醇和低碳醇催化剂
"低碳醇通常是指碳数在二及以上的醇，其往往可直接作为汽车燃料，也可作为汽油添加剂而加入汽油中，提高汽油辛烷值，而长碳链醇（主要是C6+醇）是增塑剂、洗涤剂、润滑油合成过程中重要的中间体。近年来，通过合成气一步法制备低碳醇的催化剂分为四类，即Rh基催化剂，甲醇修饰催化剂，费托合成修饰催化剂，Mo基催化剂。其中Rh基催化剂具有最高的醇选择性，但其较高的价格以及储量的稀少而限制了其商业应用；甲醇修饰的催化剂其醇选择性较高，但产物主要是甲醇、异丁醇，C2+-OH选择性较低；Mo基催化剂耐硫，但其活性较低，甲烷化严重，反应条件苛刻；费托修饰的催化剂，虽然其碳链增长能力较强，但有大量的烷烃生成，C2+-OH选择性较低。已将碳纳米管应用于合成气制备低碳醇的催化剂，其在高压微反评价装置，300~350 C，6~10 MPa，3000~6000 mL/(g•h)的反应条件下，加氢产物中总醇醚的碳基选择性≥60%，乙醇选择性≥30%，总醇醚时空产率≥100 mg/(g•h)，乙醇≥50 mg/(g•h)；催化剂稳定性考核>1000 h。 项目已经完成具有自主知识产权的低碳醇催化剂的研发，并成功完成了百
厦门大学
2021-04-10