本项目产品目前超级电容器的致命缺陷，创新构建了以改性的碳纳米管(CNTs)为骨架，在此基础上合成以CNT为纳米茎、片状纳米镍基多元氧化物为枝叶的三维纳米结构材料。由该材料体系结构作为超级电容器正极材料时，CNT形成一维电子“快速通道”，在充放电过程中，电荷能通过CNT快速通道进行超高速交换。而片状纳米镍基氧化物具有巨大的表面积兼有非常强的电化学活性，使其赝电容效应的极具显著。该材料体系结构的另外一重大优点为在电容器制备过程中可以高效地避免纳米材料很容易出现的团聚现象，可以保证该三维纳米结构能获得最大的比表面积，从而使能量密度大大提高。因而，由该纳米三维结构电极材料制备的超级电容器可以获得了非常大的比电容、很大的能量密度和非常高的功率密度；更特别地，充电时间远小于锂离子电池和铅酸电池，在充电设备允许情况下，充电时间可以减小到2分钟以内；循环寿命也高于锂离子电池10倍以上；并且该超级电容器具有非常高的可靠行，制备和使用都非常环保和安全。该项目产品不仅仅可以广泛应用于原有的电容器应用领域，更特别地，可以代替现有巨大市场规模的铅酸电池和锂电池等二次电池而可广泛应用于电动自行车、新能源汽车、电站储能、工业电动运输装置、电动工具、便携式电子设备、通讯基站的备用电源、军事装备（单兵备用电源、瞬时大推力陆用装备、无人机、空间飞行器等）等，具有千亿级的市场规模。 技术指标： ？ 能量密度：30-80Wh/kg（目前商业超级电容器的最高仅为8Wh/kg） ？ 功率密度：2-20kW/kg ？ 充电时间：小于5分钟 ？ 循环寿命：大于5000次 项目产品的技术和性能优势： ？ 超大的电容量：比传统电容器容量高6个数量级，比现有商业化的超级电容器的比能量高10倍，已经超过铅酸电池的能量密度。 ？ 超高功率：比锂离子电池的功率密度高两个数量级以上。 ？ 充电速度快：比锂离子电池快10倍以上。 ？ 更长的充放电循环使用寿命：比锂离子电池的寿命高1个数量级以上。 ？ 具有免维护：可随时浅充、满充和过充电、浅放电、全放电，对电池不会损害，无记忆效应。 ？ 高可靠性：超级电容器从生产至使用过程中，均不会出现锂离子电池爆炸问题，即使在严重挤压和高温下也是安全可靠的。 ？ 环保无污染：从生产、使用到报废回收，均不存在污染，是典型的绿色产品。 ？ 生产成本低，生产工艺兼容性好：电极材料的制备工艺兼容常规材料的制备工艺；电容器的制备工艺可以完全兼容锂离子电池的生长设备，但工艺要求更加简单。

该项目产品不仅仅可以广泛应用于原有的电容器应用领域，更特别地，可以代替现有巨大市场规模的铅酸电池和锂电池等二次电池而可广泛应用于电动自行车、新能源汽车、电站储能、工业电动运输装置、电动工具、便携式电子设备、通讯基站的备用电源、军事装备（单兵备用电源、瞬时大推力陆用装备、无人机、空间飞行器等）等，具有千亿级的市场规模。

由于高温下催化剂的聚集和失活，无法获得高密度碳管水平阵列，就提出了“特洛伊”催化剂的概念，解决了催化剂聚集的难题，实现了密度高达 130 根 / 微米（局部大于 170 ）碳管水平阵列的生长（ Nat. Commun. , 2015, 6, 6099 ）。为了进一步实现碳纳米管的结构控制，他们发展了双金属催化剂（ J. Am. Chem. Soc. ,  2015, 137, 1012 ）、半导体氧化物催化剂（ Nano Lett. ,  2015, 15, 403 ）和碳化物催化剂（ J. Am. Chem. Soc. ,  2015, 137, 8904 ），实现了不同结构碳纳米管的控制生长。通过对生长的过程的调控，实现了密度大于 100 根 / 微米半导体含量大于 90% 的碳管阵列的生长（ J. Am. Chem. Soc. ,  2016, 138, 6727 ）和小管径阵列单壁碳纳米管的生长（ J. Am. Chem. Soc. ,  2016, 138, 12723 ）。

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。

该项目为制备碲化铅薄膜与纳米颗粒的新工艺。目前，PbTe薄膜通常采用真空蒸镀、 激光闪蒸、磁控溅射等物理方法制备，这些方法采用昂贵的镀膜设备，成本较高；电化 学方法沉积PbTe薄膜成本相对较低，但缺点在于必须使用导电基片，适用范围较窄。PbTe 纳米颗粒大多采用水热法或溶剂热法、电化学法、乳液法等方法合成，这些方法在合成 过程中或者涉及了高压设备，或者采用了复杂的仪器和涉及冗长的工艺，或者由于引入 大量有机物给后处理及环境保护带来难题。 本项目提出以碱性水溶液作为溶剂，以成本低廉的含铅无机盐和碲化物或亚碲酸盐 作为反应物，在常压、室温至 50o C 同步合成 PbTe 薄膜和纳米颗粒，制备的薄膜平整致 密且对基片无特殊要求，纳米颗粒尺度均一且可随温度调节。与其他现有的 PbTe 薄膜 与纳米粉体制备方法相比，该方法简单易行，性价比高，几乎无能耗，反应介质为容易 净化处理的水溶液，利于环保。 

本发明属于碲化铅（PbTe）薄膜和纳米粉体的制备方法领域。本发明公开了一种 PbTe 薄膜和纳米粉体的低温水溶液同步合成方法，该方法以含铅的无机盐与二氧化碲或亚碲 酸钠为原料，以硼氢化钾或硼氢化钠为还原剂，在室温至 50 o C 碱性水溶液下同时合成 PbTe 薄膜和纳米粉末。本发明首次在低于 100 o C 且常压下合成 PbTe 薄膜与纳米粉体， 制备的薄膜平整、致密、均匀；粉末产物粒径小，粒度分布均匀，并可通过控制反应温 度来控制粒径大小。整个工艺使用的原料便宜易得，工艺简单，容易实现规模化生产， 同时反应过程中避免使用有机溶剂，有利于环保。合成的 PbTe 薄膜和纳米粉体可广泛 应用于热电器件、太阳能电池、荧光器件、红外光学元件、红外薄膜器件和半导体探测 器等，应用前景广阔。

随着光学器件在日常生活领域越发广泛地应用，对其新功能的需求也加大，其中高折射率材料的研究也越来越多,特别是高折射率聚合物（HRIP）。近来，由于其在高级光电制造中的潜在应用，HRIPs已经吸引了相当多的关注，例如先进显示设备的高性能基底，用于有机发光二极管显示器，光学黏合剂或密封胶材料，高级光学应用中的减反射涂层，193-nm浸润蚀刻光阻剂，和微透镜组件中的电荷耦合式装置以及互补金属氧化物半导体图像传感器。然而，一般普通聚合物的折光指数的范围在1.30～1.70之间，但是在实际应用中要求更高的折光指数（大于1.70，甚至 1.80）。由高折射率无机纳米粒子和有机高分子基体组成的纳米复合材料可以轻易地获得高的折光指数。本项目将高折射率的无机纳米粒子炭黑、二氧化硅、二氧化钛等添加到各种聚合物基体中，获得高折射率光学薄膜，且通过对无机粒子和聚合物基体间的界面设计，使得无机粒子少量填充即可获得高折射率光学薄膜。具有核心技术（自主知识产权），发明专利1项，获得上海市自然科学基金资助。

专利申请时，成果处于研发阶段，技术处于国内空白，技术指标处于量子点敏化太阳能电池的中等水平。

开发了碳纳米管预分散和预处理新技术；采用创新的碳纳米管 / 金属颗粒前驱体制备工艺制备出大尺寸碳纳米管增强镁基复合材料及其锻件和挤压件。复合材料的屈服强度达到 300MPa 以上，刚度超过45GPa，可满足乘用车对轻质、高强镁材料的需求，也可在航空航天、轨道交通等领域中的次承力结构部件中得到应用。