一、成果简介 本项目针对当前我国城乡大量存在的市镇污泥，采用环境生物技术，开展好氧堆肥发酵快速处理，实现废物的循环利用，对于保障生态环境，推动有机固体污泥的资源化利用以及生物有机肥企业的发展，有着重要的意义。项目解决了传统污泥堆肥中堆肥时间长、养分损失大、臭味控制难以及规模化工业化生产水平落后等问题，堆肥周期从已往的35-45天缩短到10-15天，堆肥养分损失减少了30%以上，堆肥臭味得到明显控制，有关成果已授权专利4项，达到国际先进水平。

场效应晶体管（Field Effect Transistor, FET）是芯片与集成电路的基本单元，由金属电极、半导体电荷传输层和绝缘电介质层三部分组成。近年来，电气设备和电子产品小型化、轻量化、智能化的发展趋势对FET等基础电学元器件提出了向高性能、微型化、高频化和柔性化发展的需求。进入21世纪后，随着多种具有共轭π键体系聚合物和小分子的合成，有机半导体材料的优良电荷传输特性已被较为充分地发掘，分子结构创新的匮乏导致半导体材料电荷传输性能难有跨越式的提升。基于这种现状，西安交通大学鲁广昊教授课题组将研究重点转向绝缘电介质层，通过充分挖掘绝缘介质带电特性形成可控的栅极补偿电场，实现FET半导体层电荷传输的调控并提高器件性能。近日，前沿院鲁广昊教授课题组与电气学院李盛涛教授课题组、理学院张志成教授课题组、中科院长春应用化学研究所崔冬梅研究员课题组开展合作，通过自由基聚合合成了一种新型绝缘聚合物分子：无规4-氟代聚苯乙烯（Poly(4-fluorostyrene)，FPS）。该聚合物具有较高的深电荷陷阱密度、高击穿场强、高热稳定性和疏水性，可实现高度稳定的驻极体。以FPS薄膜作为栅极介电层，并以C12-BTBT作为半导体层制备的有机场效应晶体管具有高达11.2 cm2·V-1·s-1的场效应迁移率，高达107的开/关比和较小的阈值电压。与广泛使用的聚苯乙烯相比，FPS的电子和空穴陷阱密度及陷阱能级均有所上升，带来6.8×1012cm-2的高带电量。利用FPS制备的OFET存储器件可在大于100 V的宽存储窗口下工作，并具有在空气环境中大于一个月的存储稳定性。 该研究成果以“Soluble Poly(4-fluorostyrene): a High-performance Dielectric Electret for Organic Transistors and Memories”为题发表在国际材料领域权威期刊Materials Horizons上（影响因子：14.356）。该文第一作者为西安交大前沿院助理教授朱远惟博士，通信作者为前沿院鲁广昊教授、电气学院李盛涛教授和中科院长春应化所刘波副研究员。该工作得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划、国家博士后基金、电力设备电气绝缘国家重点实验室中青年基金及校基本科研业务费的资助。论文链接为：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/mh/d0mh00203h/unauth#!divAbstract课题组网站：http://gr.xjtu.edu.cn/web/guanghaolu/home

本发明公开了一种海洋防污涂料用有机硅季铵盐改性聚氨酯树脂的制备方法，该方法首先由1,3-双[3-(1-甲氧基-2-羟基丙氧基)丙基]-四甲基二硅氧烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、去离子水和十二烷基二甲基叔胺制备双羟基封端有机硅季铵盐，然后将制备的双羟基封端有机硅季铵盐、聚醚多元醇与二异氰酸酯在溶剂中混合并加入固化剂制备海洋防污涂料用有机硅季铵盐改性聚氨酯树脂；本发明制备的有机硅季铵盐改性聚氨酯树脂结合了低表面能与毒杀的双重效果，用作海洋防污涂料成膜物质，不仅可以抑制海洋生物的吸附，还能通过季铵盐杀死吸附在船体表面的细菌。

本项目包括三大核心技术：1、强制冷凝 VOCs 废气处理设备，创造性地将强制换热技术改造后应用于 VOCs 强制冷凝处理工艺中，针对高浓度有机废气，回收经冷凝的 VOCs 物质，同时回收废气中的温度生产热水。设备内表面均采用实验室自行研发的特殊拒油涂层处理，以防止有机物质对冷凝器的污染，提高冷凝装置稳定运行效率并降低设备维护成本。  2、开发的光催化氧化剂和附着技术克服纳米光催化剂易团聚、易流失的弊端，开发出新型快速的光催化剂负载技术，能够大大推进光催化剂在废水、废气中的实际应用，负载材料廉价易得，加工方便，寿命长，具有巨大的比表面积，能够在吸附VOCs物质的同时，直接发生光催化反应，将VOCs物质完全矿化。 3、开发的高效苯吸收液及分层技术采用特殊吸收液配方制备能够分层的高效苯吸收液，能够有效地吸收废气中的苯、甲苯、二甲苯等有毒有害物质，净化VOCs废气。吸收的VOCs物质能够静置分层，从而能够更快速地富集，方便下一步的回收分离，吸收液可以重复使用。 三大技术可以互相结合为工艺组合，在高浓度有机废气的净化与有价值物质的回收、油烟净化、企业VOCs治理等方面具有广阔地应用前景。已成功解决了河北省三家企业的VOCs处理与排放问题。 项目特色：自2005年企业进行VOCs产生全过程分析，积累了大量第一手资料， 2013年于宏兵承担了环保部大气污染治理应急项目VOCs污染控制欲核算方法研究项目，对工业企业VOCs排放特征、排放量核算技术方法和VOCs处理技术绩效进行评估，建立了天津的VOCs污染控制体系。在VOCs污染前端预防、后端治理技术研究中积累了丰富的经验。南开大学清洁生产研究中心以南开大学科研平台为依托，自身拥有XRD、同步热重分析仪、便携式气相色谱仪、液相色谱仪等大中型仪器共计25台，价值合计300余万元，拥有非常雄厚的技术力量支撑科研工作。 市场应用前景：VOCs治理工况复杂、技术路线众多也决定了这一行业的 发展特点：市场分散，需求多样化，企业要想把规模做大很困难。正因为市场分散，VOCs治理行业要垄断也不容易，市场完全开放，各家企业凭借自身的技术、策略来获得竞争优势，这个市场在未来几年将以30%的速度增长。VOCs 污染治理正在起步，有望撬动近700亿产值。目前，国内VOCs 污染平均治理成本约500-600万元，按每座工业园5家企业参与治理，省均150 个工业园区，全国20个省保守估算，市场空间将达到625~750亿元。未来，随国内VOCs 排放标准有望提高，VOCs治理投资有望进一步增加。投资估计：投资500万元， 经济和社会效益：利润率20-30%，经济效益显著，污染物减排效果显著。

氢是元素周期表中的第一个元素，亦是宇宙中丰度最高的元素。其在宇宙演化、生命起源、分子构成、生物大分子组装、化工生产等扮演着极其重要的角色。在单个团簇中成功揭示3个“金属氢”的存在不仅深化了对含有“金属氢”纳米材料结构化学的认识，而且更为重要的是，这为我们从多维度认识氢元素的本质提供了巨大的可能。

利用农业废弃物秸秆生产生物炭，返施农田，并辅助其它技术， 可以达到固定重金属污染农田，在微污染农田中生产出合格产品，挽 救因重金属污染造成的农田损失；同时可以减少化肥施用量，达到减 施以保护地表环境免受富营养化污染。目前重金属造成农田的污染修 复以及化肥减施大部分属于国家公益项目。 农田重金属固定技术已经在天津东丽区区示范运行 3 年，运行效 果好，蔬菜重金属达到标准，增加农作物产量，减少化肥施用，因此， 广受农民欢迎。

本项目为一种低温快速制备纳米铝金属间化合物涂层技术。这种新技术利用不同材料和直径的介质球，通过机械振动使介质球在封闭的空间（渗罐）内往复运动，产生冲击，作用在欲形成涂层的金属/合金粉末颗粒和零件表面，使金属/合金粉末颗粒发生粉碎、塑性变形，并与零件表面发生粘结，在440－600℃范围内，通过粉末烧结、界面反应和零件表面原子向粘结于表面的金属/合金粉末颗粒内的扩散过程，形成纳米金属化合物涂层。例如，在440～600℃，经过15至180分钟的振动处理，可以在20钢表面制备出10～100微米厚的铝化物涂层。该涂层具有单层纳米结构，组织致密、成分均匀、没有粗大晶粒和孔洞等缺陷，具有优异的抗高温氧化性能和抗高温硫化性能。可以在各种金属和合金表面制备纳米金属间化合物涂层。还可以制备弥散各种纳米陶瓷颗粒的纳米金属间化合物涂层。在铁、钴、镍基合金表面制备出纳米金属间化合物涂层和弥散各种纳米陶瓷颗粒的纳米金属间化合物涂层。具有优异的优异的抗高温氧化性能和抗高温硫化性能。

利用农业废弃物秸秆生产生物炭，返施农田，并辅助其它技术，可以达到固定重金属污染农田，在微污染农田中生产出合格产品，挽救因重金属污染造成的农田损失；同时可以减少化肥施用量，达到减施以保护地表环境免受富营养化污染。目前重金属造成农田的污染修复以及化肥减施大部分属于国家公益项目。 农田重金属固定技术已经在天津东丽区区示范运行 3 年，运行效果好，蔬菜重金属达到标准，增加农作物产量，减少化肥施用，因此，广受农民欢迎。

新能源转换和储存技术是当今世界解决目前化石能源危机和环境污染问题的核心途径。廉价的电解水产氢催化剂和高容量的储能材料成为大规模推广此类新能源技术的关键。对于电解水产氢而言，贵金属铂基催化剂的产氢活性最好，但其资源有限，无法推广使用。相比而言，非贵金属钼基材料以其特殊的理化性质表现出优异的分解水制氢活性，但存在导电性低及材料团聚问题，这导致材料活性位点暴露少和稳定性差等问题。为了解决这些挑战性问题，近日，北京大学工学院研发团队提出了一种具有强耦合作用钼基金属杂化材料的制备新策略提升电催化产氢性能，并发现强耦合材料对于储钠展现了优异的容量、倍率和稳定性。

基金属间化合物原料成本较低，具有低比重、优异的抗氧化、抗硫蚀等特点，可以应用于对强度要求不太高的中高温氧化或硫蚀环境中，如有色冶炼厂和高浓度烟气收尘设备及制酸系统中的烟气净化设备、转化器、热交换设备极板和壳体；汽车尾气管、电厂排气的烟气管道等。从1991年起，孙祖庆教授及其研究小组在国家科技部863专家委员会、国家自然科学基金委及中国-福特基金的支持下，开展了系统工作。 主要创新性研究成果有以下几点： 首次提出Fe3Al基合金的B2热机械处理工艺，使合金在空气中的室温拉伸延伸率提高到15％以上。 通过自行开发的提高合金中高温抗蠕变性能的处理工艺，研制成功Fe-28Al-XCr系金属间化合物材料。申请两项发明专利并已获得批准（专利号：ZL 93 1 14921.5）(专利号：ZL 93 1 21242.X)。 通过Cr, Ti, Mn, Ni, Mo等代位合金元素原子在Fe3Al基金属间化合物合金亚点阵占位的中子衍射研究及交互作用能计算探讨上述各元素对室温塑性的影响。Fe3Al基合金热加工过程中的变形织构研究。 在解决了该系列合金采用传统工艺制备大体积材料、并获得薄板的基础上，开展了超塑性行为、可焊性研究，并提出优化的热弯成型及焊接工艺。申请焊接发明专利一项，已公开（公开号：CN1251329A）。 Fe3Al基合金薄板在有色冶炼后处理含氧环境中的现场试验结果显示了它比不锈钢优异的抗蚀性能。通过鉴定一项。 B2结构Fe3Al单晶力学行为各向异性机理研究。不同取向单晶宏观拉伸切应力—切应变曲线形式、各阶段加工硬化行为与各滑移系的激活方式、晶体转动及位错组态的演变直接相关。 目前，有关Fe3Al基合金冶炼、热加工、焊接及组织性能控制的技术已经成熟，在普通钢铁企业现有的冶炼及轧制设备条件下，可以通过真空熔炼或非真空熔炼加电渣重熔工艺精炼来制备Fe3Al基合金铸锭，通过锻造及轧制设备生产各种规格的Fe3Al基合金板材；通过热弯工艺及焊接工艺可获得Fe3Al基合金焊管。