项目成果/简介:福州大学化学学院/能源与环境光催化国家重点实验室创新团队的研究论文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在国际顶级刊物《Nature Catalysis》在线发表。 氢气由于其能量密度高，燃烧后生成水清洁无污染，是未来能源的理想载体。太阳能光催化分解水制氢气被认为是获取氢能源的理想途径之一。开发高效廉价的光催化剂是光解水技术的核心。近年来，氮化碳光催化剂由于其制备工艺简单，价格低廉，无毒无污染等优点，受到了广泛的关注。 该工作以具有高结晶度的氮化碳光催化剂polytriazine imides（PTI）单晶为模型，研究了其在光催化全解水反应中的活性面。光催化全解水实验表明，PTI的性能与其{10-10}/{0001}晶面的面积比呈近似线性关系，进一步证实了{10-10}晶面是光催化反应的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化剂在全解水中的产氢与产氧速率分别达到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ单色光照下的量子效率达到了８％，高于之前报道的结果。该论文从分子尺度上研究了氮化碳光催化剂的反应活性面，为高性能氮化碳光催化剂的发展提供了重要的研究基础。

福州大学化学学院/能源与环境光催化国家重点实验室创新团队的研究论文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在国际顶级刊物《Nature Catalysis》在线发表。 氢气由于其能量密度高，燃烧后生成水清洁无污染，是未来能源的理想载体。太阳能光催化分解水制氢气被认为是获取氢能源的理想途径之一。开发高效廉价的光催化剂是光解水技术的核心。近年来，氮化碳光催化剂由于其制备工艺简单，价格低廉，无毒无污染等优点，受到了广泛的关注。 该工作以具有高结晶度的氮化碳光催化剂polytriazine imides（PTI）单晶为模型，研究了其在光催化全解水反应中的活性面。光催化全解水实验表明，PTI的性能与其{10-10}/{0001}晶面的面积比呈近似线性关系，进一步证实了{10-10}晶面是光催化反应的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化剂在全解水中的产氢与产氧速率分别达到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ单色光照下的量子效率达到了８％，高于之前报道的结果。该论文从分子尺度上研究了氮化碳光催化剂的反应活性面，为高性能氮化碳光催化剂的发展提供了重要的研究基础。

新能源学院赵学波教授领衔的氢能团队在具有工业应用前景的丙烷氧化脱氢制丙烯高性能催化剂研究方面取得新进展，相关论文《含硼金属有机框架化合物衍生的球形超结构氮化硼纳米片》（A Spherical Superstructure of Boron Nitride Nanosheets Derived from Boron-Contained Metal-Organic Frameworks）在国际化学领域顶级期刊Journal of the American Chemical Society发表。我校2016级博士生曹磊、新能源学院代鹏程副教授为该论文共同第一作者，新能源学院赵学波教授、代鹏程副教授、昆士兰大学Yusuke Yamauchi教授为共同通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位。 丙烯是极为重要的大宗化工基础原料，后续衍生出的众多有机化工产品在建筑、汽车、包装纺织等领域有广泛应用。近年来随着丙烯下游产业规模的迅速扩张，传统的丙烯来源已无法满足市场需求，因而亟需开发新的丙烯来源。丙烷氧化脱氢制丙烯具有底物转化率高、工艺能耗低和无积碳不易失活等优势，极具工业应用前景。但是由于产物丙烯容易与氧化剂发生过度氧化，降低了目标产物的选择性，从而让丙烷氧化脱氢工艺一直无法达到工业化的要求。因此，开发一种高效催化剂，抑制过度氧化，提升产物中丙烯的选择性是推动丙烷氧化脱氢发展最直接有效的手段。 氮化硼是目前烯烃选择性最高的丙烷氧化脱氢催化剂，但是单程烯烃收率离工业化需求仍有一定差距。通过可控合成提高活性物种在氮化硼表面的含量和分散度是一种提升催化性能的有效途径。构建分层的三维结构，尤其是基于二维氮化硼纳米片为基本单元的球状三维结构，有助于提高边缘活性物种的含量。除丰富的边缘活性位点外，特殊的三维球状结构促使反应混合气沿着球面进行有效地扩散并充分与活性位接触，提高催化剂的催化活性。然而迄今为止，如何控制氮化硼纳米片自组装形成三维球状超结构仍是一个充满挑战性的工作。 针对上述问题，研究人员以金属有机框架化合物（MOFs）为前驱体，通过溶剂热转换的方式制备了三维球形超结构MOFs纳米片（SS-MOFNSs），并进一步以SS-MOFNSs为自牺牲模板，制备了球形超结构氮化硼纳米片（SS-BNNSs）催化剂。 SS-BNNSs在丙烷氧化脱氢反应中表现出了优异的催化性能，510 ºC的操作温度下，产物中烯烃的收率达到了40.2%（丙烯，27.8%；乙烯，12.4%），远超商业化的氮化硼纳米片（丙烯，23.8%；乙烯，8.6%）和高比表面积的氮化硼纤维（丙烯，20.7%；乙烯，10.2%）。通过系统的表征可以发现，SS-BNNSs表面富含B-OH，让催化剂无须活化就可以直接催化反应进行，同时特殊的结构优势提高了活性物种的分散度，利于反应气与活性位点快速接触和产物丙烯的迅速脱附，提升了产物丙烯的单程收率。SS-BNNSs自组装的构造过程和结构优势带来的性能提升拓宽了催化剂的设计思路。 该研究成果获得审稿专家充分肯定，审稿专家一致认为该工作提出的含硼MOFs衍生三维超结构氮化硼纳米片具有很好的创新性，其作为丙烷氧化脱氢催化剂表现出的高烯烃收率在工业应用方面具有较大潜力，为丙烷氧化脱氢催化剂的研究提供了新的参考。

（专利号：ZL 201310710005.9） 简介：本发明公开一种用缓冲溶液从硫化氢酸气中脱除二氧化碳的方法，属于脱碳技术领域。本发明方法首先将含有氢氧化钠和碳酸氢钠的缓冲溶液与未脱碳的硫化氢酸气进行混合反应吸收酸气中的二氧化碳和部分硫化氢，得到含碳酸氢钠和硫氢化钠的脱碳富液，然后加热脱碳富液，使脱碳富液中的硫氢化钠发生水解反应，转化成氢氧化钠，水解反应生成的氢氧化钠与脱碳富液中的游离碱和碳酸氢钠反应生成碳酸钠，酸气中的二氧化碳最终生成

NOX是四大空气污染物（NOX，NH3，SO2，NMVOCs）之一，它们不仅可以形成酸雨、光化学烟雾，还会严重损害人类的身体健康，所以消除NOx是人类急需解决的一个全球性问题。CH4是天然气的主要成分，它储量丰富，价格低，洁净环保，并且已经逐渐取代煤炭进行发电和供暖。CH4-SCR是目前主要的脱硝的方法之一，但是CH4的稳定性和惰性是选择性催化还原反应过程中的一个重要难题。近几十年来，过渡金属特别是铟（In）被广泛应用在CH4-SCR反应中，它的主要作用是对CH4进行有效的活化。为了提高CH4-SCR的活性，第二种过渡金属,如Pd、Co和Ce，被引入进来，他们的主要作用是促进NO的氧化生成NO2。因此，制备优异CH4-SCR活性的催化剂具有重要的意义。本发明涉及一种用于甲烷选择性催化还原（CH4‑SCR）分子筛催化剂及其合成方法，具体是双金属分子筛Cr‑In/H‑SSZ‑13和Ru‑In/H‑SSZ‑13的合成及在甲烷选择性催化还原（CH4‑SCR）中的应用。通过浸渍方法合成，再经过Ar焙烧，H2还原，O2氧化处理得到热力学稳定的双金属催化剂。在Cr‑In或者Ru‑In的协同作用下，在

论文在MOF基晶态材料作为光催化剂实现CO2到CO的光催化定向转化的基础上，选择了兼容的反应体系和反应装置，建立了光催化还原CO2反应和羰基化反应的串联催化反应体系。

（专利号：ZL 201310697615.X） 简介：本发明公开一种利用含二氧化碳的硫化氢酸气制备硫氢化钠的方法，属于脱碳技术领域。该方法首先将含有氢氧化钠和碳酸氢钠的缓冲溶液与未脱碳的硫化氢酸气进行混合反应吸收酸气中的二氧化碳和部分硫化氢，得到脱碳富液，然后加热脱碳富液，使脱碳富液中的硫氢化钠发生水解反应，转化成氢氧化钠，水解反应生成的氢氧化钠与脱碳富液中的游离碱和碳酸氢钠反应生成碳酸钠；将脱除二氧化碳后的硫化氢酸气进入管式混合反应器，

本成果在世界上首次将"AIPO4" 、"TIO6"和"Si04"单元以规整结构的形式引入柴油加氢精制催化剂载体中,使催化剂具有更加优良的表面化学性质,促进硫、氮、芳烃的同步脱除。成果从2010年陆续在大庆石化、乌鲁木齐石化、辽阳石化柴油加氢精制装置实现工业应用,成功生产出符合国IV、国V柴油质量标准的清洁柴油,为我国柴油的质量升级提供了有力的技术支撑,取得了良好的经济效益和社会效益。

1 成果简介钛白粉有比表面积大、 催化活性高、 化学性质稳定、 使用寿命长等优势，作为 SCR 脱硝催化剂用的载体材料，主要是处理氮氧化物，专门为垃圾焚烧电厂和化工、 炼油、 炼焦、玻璃制造厂烟气治理以及汽车、轮船尾气处理所需脱硝催化剂的制造。此产品具有亲水性高、吸附力强、 比表面积大、 催化活性高、 500℃高温烧结后比表面积稳定、 不产生二次污染等特点。产品主要用于脱硝， 在 100%烟气条件下，脱硝率 95%以上。对环境保护起着非常重要的作用。2 技术指标3 关键技术（ 1） 开发了脱硝催化剂（ SCR）用纳米钛白，采用硫酸法水解得到的偏钛酸，通过加入控制剂、同时控制浓度、温度、 pH 等工艺参数， 可控得到比表面积从 80-300 m2/g 的不同纳米尺度的二氧化钛粉体。 （ 2） 钛白粉后处理工艺研究：详细研究了 SiO2、 Al2O3、 ZrO2 无机包膜的机理，并获得最优化条件，包膜条件包括分散条件、包膜温度、包覆时间、包覆 pH、搅拌强度、熟化时间等工艺条件。得到了非常好的包覆膜。 研究了钛白在油漆、涂料（水性）、塑料、造纸等不同应用领域中应用，并获得提高钛白应用性能的表面处理工艺。  脱硝催化多孔纳米二氧化钛 钛白粉包覆均匀致密膜 上图 钛白粉高分辨率透射电镜照片 （ 3） 分析测试方法： 利用 TEM， SEM， XRD， XRF， IR， BET 等现代分析手段研究钛白粉的结构和理论。 采用物理、化学等检测方法，详细研究分析了美国杜邦公司 R902、R706、日本石原公司 R930 等产品的包膜工艺， 包括：无机包膜顺序、可能的无机包膜剂、可能的 pH 调节剂、有机包膜剂等。4 应用领域电厂和化工、 炼油、 炼焦、 玻璃制造厂里面锅炉脱硝，烟气治理以及汽车、 轮船尾气处理所需脱硝催化剂的制造。5 效益分析目前国内外基本上都是采用具有特定比表面积的纳米二氧化钛作为脱硝催化剂 SCR 的载体， 应用市场广泛。可以控制工艺生产不同粒径、形状， 不同比表面积的二氧化钛颗粒，应用在不同的催化剂领域，也可以研制具有高附加值的活性纳米催化用二氧化钛，利润在20-50%左右。6 合作方式合作开发。7 项目所属行业领域能源环境。