季铵盐是表面活性剂的重要组成部分，具有比传统的表面活性剂更明显的优势，如乳化性能高、增溶性强、生物降解性好，能够大量的运用于矿石浮选、日用化妆品、杀菌、金属缓蚀、纺织等诸多方面。课题开发亚麻油酰胺丙基-PG-二甲基氯化铵、椰油酸双酯季铵盐等表面活性剂的制备新工艺，提高其表面张力、增溶性、乳化性等方面的物理性质，现代许多化学工业生产中不可或缺的添加剂，尤其是对于新型季铵盐表面活性剂的研究意义重大。不同结构的天然脂肪酸表面活性剂具有表面活性剂的水溶性好，使用 pH 范围大，适合用于个人日常的护理清洁用品，在清洗剂中能够与非离子表面活性剂复配成杀菌、消毒清洗剂。 关键技术 表面活性剂的制备技术； 表面活性剂的结构调控与性能。 获得成果 1、论文发表方面：公开发表 SCI 学术论文 30 余篇； 2、专利申请方面：授权中国专利 6 件； 3、基金资助方面：获国家自然科学基金项目 3 项。

授权专利《一种添加SiO的脱硝催化剂及其制备方法》通过共沉淀法制备 TiO-SiO复合载体，一步浸渍法负载V0和W0,再经过焙烧得到的催化剂具有低 温脱硝率高、能够明显增加催化剂整体的机械强度和抗磨损性等特点，采用硅溶 胶作为SiO硅源不仅成本低廉，在实际生产过程中可以很好地改善其加工、挤出、 成型等工序的机械性能。 授权专利《一种具有抗硫氧化特性的脱硝催化剂及其制备方法》包括浸 渍液的制备、活性组分的负载和焙烧三个步骤；该发明中的脱硝催化剂由于加 入了 BaO改性，使该改性后的脱硝催化剂具有良好的孔隙结构，酸性中心位置没 有明显变化,催化剂表面的S0的氧化反应得到了抑制，并可保证N0的脱除率在 95%以上，该发明适用于我国燃煤含硫量高的特点，有利地提高了催化剂的使用 寿命,降低烟气脱硝成本。 市场及经济效益分析： 以上两项发明的原料价格低廉且来源丰富，生产制备工序简洁，批量生 产可行性高，具有一定的市场价值。

常见的纳米酶大多数是金属化合物纳米颗粒，其催化活性主要是来自在纳米颗粒表面的金属离子。在自然界中，生物酶的特征表明活性位点和支持、稳定活性位点的网络环境对于高催化效率同样重要。通过调整活性位点的成分和环境可以实现高的活性和选择性。水凝胶是一类具有良好生物相容性的三维亲水网络材料，其结构可以有效地保护酶分子活性中心，同时提供更好的底物迁移微环境，从而实现有效的催化作用，载酶水凝胶材料已成为生物学研究中的热点。纳米凝胶为水凝胶的纳米粒子，具有类似于宏观水凝胶材料的亲水网络及类似流体的传输特性，其纳米的尺寸可以作为进一步体内生物应用的理想载体。在受限的纳米空间中实现修饰或组装以获得杂化纳米凝胶仍然存在挑战。应对这一挑战，同济大学化学科学与工程学院王启刚团队从仿生的角度出发，设计了一种酶催化的原子转移自由基聚合（ATRPase）和金属配位交联方法成功制备出纳米人工多酶凝胶体系。该体系具有模拟超氧化物歧化酶（SOD-like）和过氧化物酶（POD-like）特性，可以实现肿瘤微环境级联催化的响应成像。日前，相关研究成果以“Multienzyme‐Mimic Nanogels Synthesized by Biocatalytic ATRP and Metal Coordination for Bioresponsive Fluorescence Imaging”为题，发表在国际著名学术期刊 Angewandte Chemie International Edition （《德国应用化学》） 上。同济大学化学科学与工程学院为该文的唯一通讯作者单位，硕士生齐美园为第一作者，王霞副教授和王启刚教授为共同通讯作者。 图1.（a）人工多酶凝胶体系的ATRPase及配位交联制备流程（b）模拟SOD和POD级联酶催化的肿瘤微环境响应的荧光成像机制。研究人员首先在纳米粒子表面修饰酶催化的原子转移自由基聚合的引发剂(-Br)，以具有良好生物相容性的生物酶为催化剂，修饰有双键的赖氨酸（N-acryloyl-L-lysine）为聚合单体，在纳米粒子周围聚合制备得到聚赖氨酸高分子刷，最后通过亚铁配位交联，从而构建出具有多酶活性的人工多酶凝胶体系（如图1所示）。凝胶体系中高分散的Fe离子一方面作为凝胶网络的交联剂，同时作为模拟酶的活性中心。通过模拟SOD和POD酶，先将肿瘤部位高水平的O 2 •− 催化转化为H 2 O 2 ，进一步基于肿瘤部位提升的H 2 O 2 通过级联酶催化反应实现肿瘤微环境响应的安全、高效的肿瘤成像。该人工多酶凝胶体系类似自然的过氧化物酶催化机制不产生羟基自由基，具有低毒性和高生物安全性。同时，ATRPase方法和金属配位交联技术可进一步实现多种纳米材料体系的制备，用于药物输送和其他生物医学应用。该研究成果得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等经费支持以及中国科学院强磁场科学中心的技术支持。王启刚教授团队多年来一直致力于高分子凝胶固定酶技术及其生物诊疗应用，近5年累计以通讯作者在 Adv.Mater. ,  Nat. Commun. ,  Angew. Chem. Inter. Ed. 等期刊发表SCI论文50多篇。文献链接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002331  PDF：anie_202002331.pdf课题组网站：https://qgwang.tongji.edu.cn/

新冠疫情的爆发，使人们对空气消毒日益重视。其中，紫外辐射是一种常见的空气消毒技术。然而，在实际的消毒过程中，微生物往往存在“复活”现象，从而大大影响了消毒效果。 近日，天津大学王灿教授团队提出了一种基于单层Ti3C2Tx（MXene）和暴露{001}晶面的TiO2的新型光催化剂，提高了光催化活性，取得了更高的消毒效率。该研究对前体MAX相蚀刻、插层、超声剥层，制备单层Ti3C2Tx纳米片，即MXene；通过水热法并同时调控TiO2晶面，合成光催化剂MXene/{001}TiO2，浸渍涂覆于聚氨酯（PU）海绵。 在此基础上，该研究将涂覆TiO2/MXene的PU海绵填充入连续流光催化反应器，用于动态的空气消毒，发现相比于传统的紫外消毒技术显著提高了对空气微生物的灭活效率。该研究进一步探究了紫外/光催化消毒后的空气微生物在有光（光复活）和无光（暗修复）条件下的复活情况，结果表明，与单独紫外消毒相比，经过光催化灭活的空气微生物基本无暗修复现象，在可见光下细菌浓度甚至呈现持续下降趋势。进一步对灭活机理的研究发现，紫外线通过作用于细胞DNA生成嘧啶二聚体灭活细菌，该损伤可在一定波长的可见光下被修复，细菌复活；而光催化的加入产生了活性氧自由基，对细菌的细胞结构造成了不可逆的损伤，这类损伤难以修复。因此，基于该研究中合成的新型光催化剂，可以达到更高的空气消毒效率，同时实现更彻底的消毒效果。相关的技术成果可以应用于因新冠疫情感染场所的空气消毒。

氧气还原反应是燃料电池中最常见的阴极反应，即氧气通过四电子过程结合电子和质子转化为水。 氧气还原催化剂是燃料电池阴极至关重要的组成部分，其性能的好坏直接决定于最终电池的性能。铂（Pt）是最常用的一种高效的氧气还原反应催化剂。然而，由于Pt的价格非常昂贵，给电池带来非常高的成本。而近年来，开发的基于杂元素掺杂的碳纳米材料，尽管成本比Pt低，但是其制备过程相对较复杂，难以实现规模化生产。 而对于电池的发展，低成本和高性能是永恒追求的目标。本成果提供了一种超低成本、高效率氧气还原催化剂的制备方法。该方法以天然纤维素为原材料，具有成本低、制备简单等优点，所制备的氧气还原催化剂在0.1M KOH中的氧气还原催化电流高于常用的20wt% Pt/C催化剂。

项目成果/简介:新冠疫情的爆发，使人们对空气消毒日益重视。其中，紫外辐射是一种常见的空气消毒技术。然而，在实际的消毒过程中，微生物往往存在“复活”现象，从而大大影响了消毒效果。 近日，天津大学王灿教授团队提出了一种基于单层Ti3C2Tx（MXene）和暴露{001}晶面的TiO2的新型光催化剂，提高了光催化活性，取得了更高的消毒效率。该研究对前体MAX相蚀刻、插层、超声剥层，制备单层Ti3C2Tx纳米片，即MXene；通过水热法并同时调控TiO2晶面，合成光催化剂MXene/{001}TiO2，浸渍涂覆于聚氨酯（PU）海绵。 在此基础上，该研究将涂覆TiO2/MXene的PU海绵填充入连续流光催化反应器，用于动态的空气消毒，发现相比于传统的紫外消毒技术显著提高了对空气微生物的灭活效率。该研究进一步探究了紫外/光催化消毒后的空气微生物在有光（光复活）和无光（暗修复）条件下的复活情况，结果表明，与单独紫外消毒相比，经过光催化灭活的空气微生物基本无暗修复现象，在可见光下细菌浓度甚至呈现持续下降趋势。进一步对灭活机理的研究发现，紫外线通过作用于细胞DNA生成嘧啶二聚体灭活细菌，该损伤可在一定波长的可见光下被修复，细菌复活；而光催化的加入产生了活性氧自由基，对细菌的细胞结构造成了不可逆的损伤，这类损伤难以修复。因此，基于该研究中合成的新型光催化剂，可以达到更高的空气消毒效率，同时实现更彻底的消毒效果。相关的技术成果可以应用于因新冠疫情感染场所的空气消毒。

聚合物作为结构材料，强度和韧性是重要的相互制约的力学性能指标，塑料增韧一直是材 料工业化应用的重要课题和应用研究的热点。广泛应用的塑料增韧方法是通过添加各种弹性体 作为增韧剂，来大幅度提高塑料基体的韧性。但是上述传统的增韧方法虽然可以让材料的冲击 韧性成倍增长，但由于增韧改性剂具有较低的模量和玻璃化转变温度，给塑料的应用带来固有 缺陷，如材料的刚度、强度、热变形温度大幅度降低。虽然应用高模量的填料改性聚合物可以 有效地提高刚度、强度和热变形温度，但是材料的韧性却大幅度下降。因此如何同时增强、增 韧，并取得强韧化效应，关系到是否能扩展结构材料的应用范围。 在众多弹性体改性剂中，具有核壳结构的丙烯酸酯共聚物(ACR)由于具有核层弹性体粒径 可控，壳层与塑料基体的相容性好，并且在共混过程中易于分散的优点，添加少量的丙烯酸酯 共聚物，就可以显著提高塑料如聚碳酸酯、聚氯乙烯等材料的韧性。 采用种子乳液连续聚合法和预溶胀法聚合法，制备出一系列具有不同的窄分布粒径 (60 nm-400 nm) 的核壳结构的丙烯酸酯共聚物 (ACR) ，根据不同的塑料增韧需要，壳层组分可以 改变，保持其加工稳定性

本发明涉及一种燃料电池,旨在提供一种无金属催化剂的单室微生物燃料电池。该电池包括电池壳体、阴极、阳极,其电解液为充装于电池壳体内的含有有机物的水,所述阳极为由钛丝和活性炭纤维缠绕制成的钛芯碳纤维刷;所述阴极为两面分别涂覆了扩散层和催化层的碳布或不锈钢网,扩散层与空气接触,催化层与电解液接触。本发明的阴极由多层扩散层和催化层构成,降低水的蒸发流失,提高了电极的稳定性。阴极一侧直接面对空气,氧气直接扩散到达阴极催化表面,无需外加供气装置和动力,大大降低了运行成本和稳定性。阴极催化材料是来源广泛、价格低廉的活性炭,不含任何金属催化剂,大大降低构造成本。具有结构简单、成本低、易于扩大化的特点。

简介：本发明公开了一种纳米改性聚丙烯酰胺絮凝剂的方法，属于环保水处理材料领域。该方法是将壳聚糖于磁力搅拌状态下完全溶于乙酸溶液中，并逐滴加入三聚磷酸钠溶液继续搅拌，至于超声装置中超声制成纳米壳聚糖乳液；在得到的溶液中加入丙烯酰胺单体、光引发剂搅拌溶解，通入氮气去除氧气并密封反应瓶，置于低压紫外灯下光照聚合生成乳白色胶体；最后将该胶体通过无水乙醇和丙酮混合溶液中浸泡、蒸馏水冲洗，放在真空干燥箱干燥、研磨、过筛得到白色粉末状最终纳米壳聚糖/聚丙烯酰胺絮凝剂。本发明反应条件温和、聚合时间短、不需冷凝降温，降低了能耗与成本，易于产业化，所得改性聚丙烯酰胺絮凝剂兼具吸附和架桥能力。