课题从事纳米新能源材料能量转化的新规律及在高端电池中的应用基础研究，在金属-空气电池、锂离子电池关键材料与技术以及能源清洁高效利用等领域开展工作，制备了一系列的金属与合金、金属氧化物、金属硫化物纳米材料以及无机/有机复合材料等，研究了纳/微米材料组成、结构、形貌与电极性能之间的关系，考察了材料高效储能的化学热力学、动力学等性能，并开展其能量转换与储存新规律的探索研究，探讨解决提升高能化学电源的容量、功率与寿命的有效途径。为纳米新能源材料的制备、表征及在能源领域的应用打下了基础。 研究

本申请提出了具有分级多孔的DEGDA/羟基磷灰石复合材料的制备方法，步骤为：将HAP在壳聚糖酸性溶液中反应，获得壳聚糖包覆羟基磷灰石；将壳聚糖包覆羟基磷灰石投入到DMAC溶液中，滴加丙烯酰氯和三乙胺，制得改性壳聚糖包覆羟基磷灰石；将改性壳聚糖包覆羟基磷灰石、DEGDA、光引发剂与致孔剂混合均匀后，采用光固化打印成为模型；对模型进行清洗后和干燥后获得DEGDA/羟基磷灰石复合材料。本申请还公开了采用上述制备方法所获得的支架。本申请对包裹HAP的壳聚糖进行改性，减少HAP的团聚，提高HAP在DEGDA的分散均匀性，使孔洞间形成光滑连接，提高了孔道的均匀性，利用3D打印方式形成的大孔与致孔剂形成的小孔，最大限度地模拟天然骨组织中的孔洞。

高纯碳酸鍶在电子工业和彩电显象管中是极其重要的材料，是非常重要的精细无机化工产品。 为降低能耗和减少三废排放以及环境的污染等，研究了催化转化法原料来源较方便价格较低的天青石矿为原料来生产高纯碳酸鍶。 将矿石粉碎至120目，与碳酸氢铵在催化剂存在下进行液固相间的催化转化反应，使SrSO4转化为粗品SrCO3沉淀，滤去母液，加入盐酸进行溶解为氯化鍶，经除杂（除钡，镁，钙，铁，铝等）合成，过滤，洗涤，干燥即可制成高纯碳酸鍶产品。 年产5000吨生产规模，建设总投资约为650－750万元，年产值4000万元，生产成本约为2000－2200万元，年利税收入约为1800－2000万元。 产品应用前景很好，在国内外市场上长期处于紧俏产品。

高选择性负载型钯催化剂制备及清洁高效回收技术 项目介绍：该项目催化剂制备技术应用物化方法对载体表面的改性，采用附着-沉淀工艺应用于制备负载型钯催化剂，成功解决了活性组分钯粒子在载体上吸附率低，钯纳米粒子团聚、粒径大小、外形控制及负载催化剂活性金属组分分布均匀及负载均匀性难控的难题，获得2015年湖南省科学技术进步二等奖。

随着我国汽车工业的快速发展，汽车产量和保有量迅速增加，汽车尾气排放给城市空气造成的污染日益严重。控制汽车尾气污染的最有效途径是降低单车排放量，安装汽车尾气净化催化剂是目前最有效的方法之一，其关键是高效汽车尾气净化催化剂的开发。根据汽车工业和燃油品质的发展趋势，我们对汽车尾气净化的关键催化反应、净化催化剂的组成、稀土与（非）贵金属组分的相互作用等方面开展了广泛的应用基础研究，采用氧化共沉淀法、尿素水热法、反相微乳液法等制备了高稳定性与高储放氧性能的稀土基储氧材料；采用纤维素模板法和反相微乳液法等制备了大表面积和高热稳定性的氧化铝基复合氧化物；为了降低净化催化剂的成本，充分结合我国丰富的稀土资源，开展了"稀土－非贵金属－微量贵金属"的催化剂设计方案，使催化剂的成本明显下降；发展了整体式催化剂的制备方法，形成了一次涂覆可制备出均质、稳定的整体式催化剂的专有技术；解决了从实验室研究到工业化生产的工程化问题，在多家企业实现了工业化生产，产生了显著的经济效益和社会效益。使用本技术生产的汽车尾气三效催化净化器后，汽车尾气的排放可达到欧－Ⅳ排放标准，同时核心技术在工业源有毒有害污染物的催化净化和天然气催化燃烧中得到了广泛应用，取得了很好的应用效果。

若将氧化物变薄到乃至单层，其表面自由能受基底金属的调制会向金属表面自由能靠近（化学势的混合），此时沉积在薄层氧化物上的金属就有可能处于高分散状态。研究人员在 Cu(110) 单晶表面生长单层 CuO 薄膜，再沉积铂 (Pt) 金属原子，得到 400 K 以上热稳定的 Pt 单原子模型催化剂。若将氧化物层厚度增加，相同沉积量的 Pt 原子则在室温下便会团聚，形成金属团簇。这种负载型金属单原子模型催化体系的制备方法简单易行，不需要通过吸附分子或者嵌入晶格来稳定金属单原子。

该技术利用催化燃烧和气固换热的原理，将通风瓦斯催化燃烧并将其热能进行梯级利用，不仅对保障我国的能源安全以及环境保护起到不可忽视的作用，同时还能带动我国相关产业技术的发展，具有重大的战略意义。该技术可以广泛适用于包括煤矿通风瓦斯，天然气、沼气、石油油层气、高炉煤气以及钢铁和石化生产中的可燃废气在内的超低浓度可燃气体，具有广泛的实用性和广阔的市场应用前景。

针对我国对控制挥发性有机物（VOC）废气排放的高度重视，研发了一系列具有自主知识产权（近  30 项授权及国家发明专利）、高效净化 VOC 的有序多孔金属氧化物催化材料，有望应用于建筑装饰、餐饮服务和服装干洗、有机精细化工（包括涂料、油墨、胶粘剂、医药等）、涂装、印刷、黏合、工业 清洗等行业中 VOC 的净化处理工艺。

γ-丁内酯是一种用途极其广泛的重要化工原料，尤其近几年国内外需求量呈上升趋势。现阶段合成γ-丁内酯主要有1,4-丁二醇脱氢法和顺酐加氢法。顺酐加氢法虽然原料成本较低，但由于原料对反应器有严重的腐蚀，并且氢气耗量大，产物损失较多，生产效率低，所以已经逐渐被生产厂家淘汰。1,4-丁二醇脱氢法，为目前较为先进的生产方法，但生产中仍需引入氢气，所以氢源问题限制了一部分企业的生产，并造成设备造价提高。我组经多年的研究开发，成功研制出了高效专用工业催化剂，即在非临氢状态下合成γ-丁内酯，在高空速、较低的反应温

研究团队发展并突破了Carothers建立的聚酯合成理论，提出了一种无催化剂缩聚的新机理，采用了一类能够形成五元环或者六元环酸酐的二元羧酸作为单体。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 聚酯是仅次于聚烯烃的第二大类人工合成高分子材料，被广泛应用于纤维、瓶材、薄膜等领域，与人们的生产生活密切相关。大多数商品化聚酯都是采用二元羧酸和二元醇在金属化合物的催化下通过熔融缩聚合成的。锑系催化剂是目前综合性能最好，应用最为广泛的催化剂，残留在聚酯中的金属锑对人类健康和环境有潜在危害，亟待开发新型绿色聚酯合成新方法，消除聚酯中残留催化剂的危害。 聚酯的工业生产一般分为两步反应：（1）二元羧酸和二元醇通过酯化反应合成低分子量羟基封端齐聚物；（2）酯交换反应脱除二元醇获得高分子量聚酯。其中第一步酯化反应不需要外加催化剂，通过二元羧酸单体自身的羧基自催化即可进行，而所谓的聚酯催化剂实质上是第二步反应的酯交换催化剂。只通过第一步酯化反应就有效提升聚酯分子量，避免第二步酯交换反应的进行，是无催化剂熔融缩聚合成高分子量聚酯唯一有效途径。早在高分子学科创立之初的上世纪20年代末，Carothers就研究了二元羧酸与二元醇可在羧酸单体自催化下熔融酯化缩聚，以期得到聚酯材料，然而产物分子量仅有2-5 kDa，性能太差而无法应用。酯化反应的低平衡常数和高熔体黏度下排除副产物水的困难，被普遍认为是导致自催化方法无法获得高分子量聚酯的原因。1941年，英国化学家Whinfield和Dickson受Carothers研究的启发创造性地提出了酯交换策略，通过酯交换反应脱除过量的二元醇合成了分子量高、力学性能优异的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），并由英国ICI公司在1946年实现工业化生产。目前几乎所有的商品化聚酯都是通过酯交换路线合成的，但是为了克服酯交换反应的能垒，催化剂的使用不可避免。Flory在1953年出版的《Princeples in Polymer Chemistry》上对此做了总结，认为自催化酯化缩聚合成高分子量聚酯是不可能实现的。 研究团队通过对自催化酯化缩聚机理的深入研究，得出自催化方法无法获得高分子量聚酯的原因仅仅在于反应过程中的官能团比例失衡，而非酯化反应的低平衡常数及副产物难以排出。研究团队发展并突破了Carothers建立的聚酯合成理论，提出了一种无催化剂缩聚的新机理，采用了一类能够形成五元环或者六元环酸酐的二元羧酸作为单体。过量的此类二元酸与伯二元醇酯化形成羧基封端的预聚物后，通过三步串联的基元反应：质子转移、酸酐形成和再次酯化反应，使得体系中的醇酸官能团比例不断趋近于等摩尔比，从而在不需要外加催化剂的条件下获得了高分子量的聚酯。该方法中聚酯产物分子量增长呈现出独特的“加速”模式，从而在与传统工艺相近的时间内，通过熔融缩聚获得了一系列的高分子量无催化剂聚酯，包括聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸乙二醇酯（PES）、聚（丁二酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯）（PBSA）和聚（丁二酸乙二醇酯-共-对苯二甲酸乙二醇酯）（PEST）等。研究团队通过进一步深入研究聚合机理，优化聚合工艺，解决了无催化剂熔融缩聚合成聚酯的单体普适性问题，实现了PET、聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）等芳香族聚酯的无催化剂合成。 本成果解决了聚酯工业的百年难题，属于国际首创，并拥有完全的知识产权，具有巨大的应用潜力。