本项目以天然气转化和二氧化碳资源化利用为背景，从应用过程对膜材料及膜的要求出发，运用材料化学工程的基础理论，开展膜材料的设计、膜材料及膜的制备、膜反应过程的设计及机理研究以及氧分离器的设计四个方面的研究工作。基于膜反应过程，通过研究氧传输机理和膜反应机理、膜材料及膜微结构成形机理和控制方法、反应过程与膜分离过程的匹配理论以及膜微结构在反应条件下的演变规律，建立面向反应过程的膜材料设计与制备的理论基础；提出天然气转化、二氧化碳利用的创新流程，为膜反应过程的工程应用奠定基础。

成果与项目的背景及主要用途：当今社会能源消耗大、环境恶化的问题日益严重，如何合理地利用资源实现可持续性发展是我国乃至全世界所关注地焦点。随着科学技术的进步，环境恶化问题日益严重，水资源的问题更加突出。为了人类社会的可持续发展，必须开发先进的水处理技术。为了解决这些问题，我们采用工业生产氧氯化锆后的废渣进行改性、煅烧等技术处理后制备出一种高效、环保、可重复利用的水处理剂，应用表明，其对污水中的油、重金属离子等都有很强的吸附净化能力，可广泛应用于水体净化领域。 技术原理与工艺流程简介：本项目对工业生产氧氯化锆后的废渣进行改性、煅烧等技术处理后，通过控制合成工艺，制备出高效的水处理剂，实现了废物资源再利用和可持续发展的战略。该产品外观呈白色，有块状、球形,平均粒径为3μm 左右，比表面积 300-400m2/g，对污水中的油分、重金属离子（镉离子、镍离子、铬离子等）都有很强的吸附净化能力（油分的吸附容量 150mg/g；重金属离子的吸附量 250mg/g）。 技术水平及专利与获奖情况：该产品已经进行了中试，同时该技术得到中国石油天然气总公司基金的资助。 应用前景分析及效益预测：环保材料是二十一世纪最具发展潜力的新材料技术之一。该水处理可以广泛用于油田采出水的油水分离过程、中水处理和水处理等领域，市场前景广阔。该技术生产 1 吨水处理剂成本为 2000 元，而市场售价为 6500 元，可见经济效益比较显著。 应用领域：可广泛应用于油田采出水的油水分离、絮凝剂、中水处理、生物医药等领域。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：年产 50吨水处理剂需投资 100 万元，其中固定资产投资需要 80 万，流动资金需要 20万。 合作方式及条件：该技术已经通过中试，适合产业化，可以采取合作或技术转让的方式进行。

产品详细介绍

规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。 测量范围：0～100%，分辨率：0.1% 配置清单10套(教师1套，学生9套，6人/组，54人) 序号 名称 规格与性能要求 单位 数量 一基础设备 1 教师演示台 1、规格：2400mm×700mm×900mm、 张 1 2 学生实验台 1、六边形，桌面配电 张 9 3 学生凳 与学生实验台配套 个 54 4 计算机 PC电脑 台 10 二、实验仪器 1 数字化实验考试系统 中学化学实验操作考试系统与数字化实验系统配套。系统基于C/S结构，适用于WinXP、Win2000、Win7等操作系统,分为数据库服务器端、教师管理端和学生考试端。系统主要包括考生信息管理、教师信息管理、试题资源管理 套 1 2 传感器蓝牙模块 可插入任何传感器模块,将测量数据通过蓝牙传入计算机，实现实时无线实验。 套 10 3 数据采集器 数据采集器与计算机之间、数据采集器与传感器之间均采用USB接口，四通道传感器接口，即插即用。 套 10 4 分析处理软件 1．自动生成实验报告，方便学生编辑和提交实验报告，包括实验数据和图像等。 套 1 2．实验数据和图像分别可以保存，自动生成实验课件，支持课件的回放。 3．图像点对应数据点可以实现闪动，便于观察。 4．可同时保存在同一次实验过程中因改变不同实验条件而产生的多张数据表格和多个实验图象，便于比较。 5．软件分为专用软件和通用软件，专用软件操作简捷，重点突出，直观性强，通用软件功能强大，适合探究式学习，支持教师和学生自主搭建实验，鼓励学生动手实践，支持多传感器组合实验。  6．多种形式实验结果——窗口可切换为数字、指针和波形等模式显示； 7、同一传感器可以波形-数字、波形-仪表、波形-波形等同步组合多模显示，大大方提高了实验现象的观察效果。可同时显示接入的多种变量，也可将某一变量放大单一显示。可对任一接入的变量实现数据、表格、图像的并行或单一显示。 8、任何一种传感器可自动在组合图线和计算表格中生成变量，方便数据的采集、导入以及其他处理。 ９、数据记录：数据以自动记录、点击记录、外部调入等方式导入表格，传感器对应的变量在表格中自动生成。 10、可将数据导入到EXCEL表格等软件进行其他处理，也可直接将数据保存，方便下次调用。可以在计算表格中可直接新建文档，不必关闭软件。 11、公式及变量：可通过运算编辑窗口将公式手动输入或从公式库输入到表格并自动生成独立的记录单元；变量可手动输入或自动生成，可输入变量和恒量；可自行编辑公式保存到模板，方便下次调用。 12、数据计算： 支持常规四则运算，支持对数、指数、三角函数、反三角函数等运算。 13、坐标绘图——可自动生成二维平面坐标系，根据实验需要可自定义X轴和Y轴变量，可在标系中绘出变量-时间、变量-变量等实验图像，亦可在同一坐标系内重复绘制多组实验图像以方便比较。 14、图线处理——基本功能：图像可整体放大、缩小，也可单轴拉伸、压缩、平移，可选择单一图线进行综合处理，任何一条图线均可被锁定-解锁、隐藏-显示，实验数据可单点显示，也可图线显示，也可图线-单点组合显示，也可以脚标方式实时显示数据点坐标值。可对图像以X轴镜像显示，也可暂态显示，可调图线的线型，可整体移动图像，也可框选并直接显示框选范围在X轴和Y轴的截距。 15、可整体复制实验界面道图像编辑器、可将实验界面直接保存为图像。 16、对光电门的多种记录模式实现软件控制（硬件中内置的可实现硬件控制）。 17、可打印和保存实验数据、实验图像； 18、操作功能按钮集中在“控制面板”，为老师熟悉软件提供方便，“控制面板”可隐藏以便放大图像。需要时再调出。 5 电流电压组合传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：电压；-15V～+15V，分辨率：0.006V； 电流: -3.0A～+3.0A，分辨率：0.002 A 个 10 6 温度传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：-25℃～125℃，分辨率：0.01℃ 个 10 7 压强传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～700Kpa，分辨率：0.02KPa 个 10 8 湿度传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～100 RH%，分辨率：1% 个 10 9 电导率传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～30000μs/cm，分辨率：0.1μs/cm 个 10 10 PH传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～14PH，分辨率：0.01pH 个 10 11 二氧化碳传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～5000ppm，分辨率：0.11ppm 个 10 12 溶氧传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～20mg/L，分辨率：0.01 mg/L 0~20mg/l 个 10 13 气中氧传感器 规格：6个功能键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～100%，分辨率：0.1% 个 10 14 浊度传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0~200ntu，分辨率：0.05 ntu 个 10 15 色度传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～100%透射率，分辨率：0.1%透射率 个 10 16 二氧化硫传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：0～20ppm，分辨率：0.1ppm 个 10 17 氧还原传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：-1999mv～+1999mv, 分辨率：1mv 个 10 18 高温传感器 规格：6个操作键，内置锂电，具有LCD显示、数据储存功能，能脱离计算机进行采集、显示、记录数据。与计算机的连接支持两种方式:（1）通过数据采集线直接与计算机USB相连；（2）通过蓝牙与计算机相连。测量范围：-200～1000℃，分辨率：0.7℃ 个 10 19 传感器附件 电源1个，USB连接线3根，使用指导书1本，铝合金传感器专用包装箱1只  套 10 　　南京师范大学课程资源研究所 　　公司电话：025-83204284 　　公司传真：025-83302681转8009 　　手机：13405879778 　　联系人：王老师 　　网　　址：http://www.kczyyjs.com 　　QQ号码：3352552402、2269329198 　　研究所可提供的中小学系列教育产品有： 　　专业的研发生产厂家，欢迎详询洽谈 系列产品有：校园小型科技馆、科普馆、科技创新实验室、科学探究实验室、中学数字化探究实验室（计算机数据采集系统）、人工智能实验室、VR技术实验室、创客实验室、实验箱、新能源与新材料科技馆、生命科学科技馆、现代农业科普馆、消防科普科技馆、幼儿园科学发现室、农业科普馆、社区科普科技馆、综合实践活动室、综合实践基地。

成果描述：本发明公开了一种八边形和四边形管片环向交替拼装的隧道管片衬砌结构，包括四边形管片和八边形管片，八边形管片的两侧为两个长边，八边形管片的两端边缘分别形成无底边的等腰梯形，每一个八边形管片两侧的两个侧面分别用于与相邻的四边形管片两侧的长端面连接，每一个八边形管片两端的四个斜端面分别用于与另外的八边形管片两端的斜端面连接，每一个八边形管片两端的正端面分别用于与相邻的四边形管片两端的短端面连接。本发明采用特定形状的八边形管片与四边形管片相结合的管片衬砌结构，能够实现盾构机掘进和管片快速拼装同步进行的目的，显著提高了施工效率，拼装的隧道管片衬砌的整体刚度明显增强，管片预制所需模板类型较少。市场前景分析：轨道交通基础设施建设领域。与同类成果相比的优势分析：技术先进，性价比较高。

本发明公开了一种八边形和四边形管片环向交替拼装的隧道管片衬砌结构，包括四边形管片和八边形管片，八边形管片的两侧为两个长边，八边形管片的两端边缘分别形成无底边的等腰梯形，每一个八边形管片两侧的两个侧面分别用于与相邻的四边形管片两侧的长端面连接，每一个八边形管片两端的四个斜端面分别用于与另外的八边形管片两端的斜端面连接，每一个八边形管片两端的正端面分别用于与相邻的四边形管片两端的短端面连接。本发明采用特定形状的八边形管片与四边形管片相结合的管片衬砌结构，能够实现盾构机掘进和管片快速拼装同步进行的目的，显著提高了施工效率，拼装的隧道管片衬砌的整体刚度明显增强，管片预制所需模板类型较少。

采用“电子”作为反应试剂，以金属[M = In, Sn, Al, Ta, Nb, Zn, Ti, Ni,等]为阳极，控制一定的阳极电极电位，分别在ß－二酮（如乙酰丙酮，Hacac），醇(ROH)，或其混合溶液中电化学溶解金属，或按照一定顺序电化学溶解两种金属得到相应的单金属或者多金属有机物。具体反应为：M（金属）＋ HL ＋电能 → ML （L＝OR，ß－二酮如：Hacac）。本工艺为高纯度金属有机物（MO-CVD源）开发出一种全新“绿色化学”途径，具有如下优势：（1） 原材料金属可通过电解精炼达到很高纯度(>99.99%)，从源头保证MO-CVD源的纯度要求，该技术采用阳极电极电位控制特定金属溶解，从而进一步控制杂质离子。同时该技术合成的MO-CVD源可以采用常规方法进一步提纯，根据需要杂质离子可以控制在10-9 量级以下。如采用该法制备的纳米TiO2（粒径分布窄，～5 nm左右）杂质分析：Pb：0.6 ppm，As：0.5 ppm，Hg：0.09 ppm，Fe：0.21 ppm。（2） 该工艺克服了传统化学方法合成MO-CVD源的缺点。以钛醇盐为例，化学法采用TiCl4 ＋ROH → Ti(OR)4,该反应由ROH逐渐取代Cl生成Ti(OR)xCly，采用氨吸收HCl形成沉淀使反应向右进行，无法得到不含Cl的Ti(OR)4，很难满足特殊电子工业对Cl杂质要求很高的工艺要求。本技术从工艺路径上保证了产品纯度：Ti（金属） ＋ ROH ＋电能 → Ti(OR)4，该过程未引入任何Cl杂质，可以做到绝对无Cl的MO-CVD源。 （3）该技术具有通用性。MO-CVD源属于高附加值产品，市场变化快，本工艺采用的设备可以随时通过更换不同金属或者有机配体（含有活性氢配体），根据市场需要随时实现产品的转换，在追求高利润的同时规避市场风险，具有投资价值。工艺路线：具体合成：1. 金属醇盐：如钛醇盐、钽醇盐、铌醇盐、铟醇盐、锡醇盐，铜醇盐、镍醇盐等，及其稳定的金属醇盐ß－二酮配合物。2. ß－二酮金属盐化合物：如乙酰丙酮金属盐，乙酰丙酮锌Zn(acac)2、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮铟In(acac)3、乙酰丙酮铜、乙酰丙酮钽、乙酰丙酮铌、乙酰丙酮锡等。3. 二元金属醇盐ß－二酮配合物：如PbTi(OR)x（acac）y，AlTi(OR)xLy，NaTa(OR)xLy，LiTa(OR)xLy等。 应用范围：高纯金属有机物可以作为MO-CVD源，制备超高纯度纳米金属氧化物。同时这些金属有机物可以有以下用途：添加剂，热稳定剂，催化剂，具体可用作树脂交联剂，树脂硬化促进剂，树脂、塑料、橡胶添加剂，铁电、压电等氧化物薄膜、超导薄膜、热反射玻璃薄膜、透明导电薄膜等功能薄膜材料等。

成果简介：丙二醇、碳酸二甲酯以及碳酸丙烯酯是重要的有机化学品。丙二 醇在食品和医药工业有多种用途，可制聚醚多元醇等。碳酸二甲酯可以用作 汽油添加剂、甲基化反应试剂，以及用作合成医药、农药和香料的原料等。 碳酸丙烯酯是无毒高效的有机溶剂，也可用于酯交换反应制碳酸二甲酯。现 在的市场售价是: 丙二醇 11000- 13000 元/吨，碳酸二甲酯（医药级）9000-10000 元/吨，碳酸丙烯酯 6000元/吨。我们

成功设计并完成了该分子的首次全合成工作。该工作的关键步骤包括一个分子内的Pauson-Khand反应、一个二碘化钐介导的还原1,6-自由基加成反应和一个创新的大位阻反式六氢茚满构建策略。 该路线首先从已知手性合成子6（从长叶薄荷酮 (+)-pulegone两步转化得到）出发，经由烷基化、联烯锂进攻、RCM关环和底物控制的立体选择性氢化，顺利得到含有四个手性中心的5/7并环化合物5，再经过几步简单的转化就顺利地构建出了前体4。 受杨震教授、龚建贤教授和蓝宇教授2015年发表的Retigeranic Acid重要研究工作启发（Chem. Eur. J. 2015, 21, 12596），化合物4的Pauson-Khand反应顺利地得到了含有六氢茚骨架的化合物15，单晶衍射显示各手性中心也正好符合要求。然而化合物15的内酯开环却比像想象中要困难，反复尝试后发现DBU/HMPA体系可以实现所需的消除反应，酯化后即得化合物17，经还原氧化后便可以得到构建四元环的前体3。基于该小组之前应用SmI2 介导的还原1,4-自由基加成构建四元环工作的研究基础（Chem. Eur. J. 2016, 22, 12634），他们利用化合物3尝试了SmI2 介导的还原1,6-自由基加成，成功构建了关键四元环结构。 在此阶段，由于C-3/C-4是个四取代、大位阻双键，并且该双键的还原需要在该分子的深凹面方向进行，这使得最后阶段构建反式六氢茚满的工作充满了艰辛。同时，由于反式六氢茚满在热力学上稳定性不如顺式六氢茚满，这使得自由基类型的还原可行性同样较低。而且，由于可能的羟基消除反应以及该羟基可能处于假平伏键位置，单羟基诱导的均相氢化仍然不顺利。于是团队研究人员转变思路，在C-6位增加了一个额外的羟基，再经还原得到顺式二醇。该底物非常顺利地在Crabtree催化剂作用下氢化得到了关键的反式六氢茚满化合物24。此创新性的策略应当同样适用于其他类似骨架的大位阻反式六氢茚满构建。最后，再将化合物24进行几步简单的转化，Astellatol的首次并且是对映专一的全合成工作终于得以完成！

通过精细调控Ge2+离子前驱体溶液与已制备的锡纳米颗粒反应，合成带隙可调的半导体锡锗合金纳米晶（0.51 eV至0.71 eV）。使用的锡纳米晶模板可以大大降低反应的成核、结晶和生长的反应能垒。与以前报道的反应温度（约300 ℃）相比，课题组的方法可以在较低的温度下（60-180 ℃）得到锡锗合金纳米晶。课题组深入阐明了从锡到锡锗合金纳米晶的相变机理，清晰揭示了从不均匀核壳结构到均匀合金结构的演变过程。