项目成果/简介:近日，天津大学赵广久教授团队在钙钛矿材料的激发态化学机制研究方面取得突破性进展。相关研究成果发表在《Chemical Engineering Journal》（IF: 10.65）上。该团队首次合成了一种新型非铅双钙钛矿材料，并调控晶格畸变，调控了激发态载流子动力学，从而显著促进了光致发光量子产率的提升，对进一步的材料开发和应用有很强的指导意义。 研究背景 在过去的十年中，关于钙钛矿材料的开发和应用一直在光伏电池和发光领域得到了极大的发展。钙钛矿纳米晶体的与其块状材料相比，具有许多优势，例如钙钛矿纳米晶具有高的光致发光量子产率，颜色可调，同时易于大规模制备柔性器件。因此，卤化钙钛矿纳米晶体已成为研究人员的重要研究对象。 不幸的是，铅的毒性限制了卤化铅的进一步应用钙钛矿纳米晶体。最近报道了一些无铅钙钛矿纳米晶体的合成，但是其很难构造3D的钙钛矿结构，导致性能不佳。铅基钙钛矿的出色光学性能NC由独特的3D钙钛矿结构和ns2电子轨道，使其具有优异的电荷载流子行为。同时，几种双钙钛矿纳米晶体 3D结构取得了一些进展。但是有两个问题仍然存在。一种是开发更新颖的双纳米晶体来配合设备的应用；另一种是使用高精度光谱探索更深层次的激发态动力学。因此，更有效的合成技术改造和更深刻的载流子动力学研究是目前最有效的方法，这可提高无铅钙钛矿纳米晶体的应用前景。 研究基础 在前期的研究中，团队在钙钛矿光电材料设计与机理研究方面取得了一系列的原创性成果。前期我们团队通过离子掺杂诱导相转变，从非活性相转变为活性相，使得发光效率得到大幅度提高 (Angew. Chemie. Int. Ed. 2019, 58, 11642.) ; 在认识到晶型对发光调控的重要影响后，我们进一步地通过离子掺杂控制晶格变形程度进而调控发光峰的宽度，可以在实现高发光效率的同时随意控制发光峰宽度的窄化和拓宽(Chem. Eng. J. 2020, 125367; J. Lumin. 2020, 117045; 2D Mater. 2020, 7, 031008.)；最后我们为了开发多手段实现构象调控，我们通过引入不同的左右旋手性基团，从而实现手性的传递和放大(J. Mater. Chem. C. 2020, 8, 5673. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 17299.)。 研究进展 在这项工作中，赵广久团队创新地开发了高效光致发光钠铋双钙钛矿Cs2NaBiX6（X = Cl，Br）纳米晶体。该团队通过离子掺杂控制晶格畸变，促进自陷态激子的捕获，实现了超快的热载流子弛豫；同时，DFT理论计算分析表明离子掺杂后的晶体的能带结构从间接带隙转变为直接带隙，促进了电子空穴的辐射复合；此外离子掺杂也降低了晶体的体相缺陷，减少了缺陷产生的非辐射复合。以上三者的贡献综合作用从而大幅度促进了光致发光产率的提升，结果离子掺杂后的双钙钛矿Cs2NaBiCl6 NCs可显示约16％的明亮宽带光致发光PLQY，高于迄今为止报告的单组分钙钛矿发光材料（2-10％）。我们的研究为未来的新材料的开发和应用提供了指导。

姚宏斌课题组充分利用氯基金属卤化物钙钛矿宽带隙、成膜性好、制备简单等优势，开发出基于金属卤化物钙钛矿的梯度导锂层，实现了金属锂负极与电解液的隔离，大幅度提升了锂金属电池的循环稳定性。作为一种新型可溶液加工的离子型半导体材料，金属卤化物钙钛矿成为近年来光电研究领域的热点材料。然而，金属卤化物钙钛矿材料框架内的锂离子传导特性以及相关应用却少有研究。研究人员发现，利用旋涂法制备的金属氯基钙钛矿具有容纳和传输锂离子的特性。研究人员发展了方便的固相转印方法，避免了锂枝晶生长和锂金属电极的粉化。测试表明，在金属卤化物钙钛矿导锂层的保护下，锂电池的稳定性显著提升。

传统的空穴传输材料——以Spiro-OMeTAD为代表的芳胺类化合物由于其结构多样性、易于调节的前线轨道能级、较好的成膜能力和高的热稳定性与形态稳定性，在多个技术领域也受到了极大的关注。 氮原子的易氧化和有效传输正电荷的能力，使芳胺基团成为强电子给体。然而，由于芳胺的非平面构象及核心氮与芳基之间的扭曲，芳胺化合物大部分是无定形的。这降低了芳胺化合物的电荷载流子迁移率，并导致芳胺化合物需

对于城市轨道交通，再生制动能量的充分利用是实现节能的重要措施。其中，超级电容储能系统是目前极具竞争力的解决方案。它的主要功能包括提高再生制动能量利用率，降低牵引能耗，减少再生失效，抑制网压波动。北京交通大学开发了车载和地面两种类型的超级电容储能系统样机。掌握了储能系统优化配置、大功率双向DC/DC变流器、超级电容充放电控制、能量管理策略等关键技术。该系统也可应用于工程机械、电动工具等其他领域。

项目简介： 碳酸丙烯酯高能电池电解液．高效溶剂仅用作高能电池及电容器 的优良介质，世界市场所需碳酸丙烯酯 200-300 万吨。酯交换法生产 碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯达数十万吨。而目前国内生产 量在 1000-2000 吨，供不应求，市场前景十分广阔。随着社会对绿色 环保的重视，许多工艺会被清洁、环境友好工艺所代替，必然进一步 加大碳酸丙烯酯的市场需求。因其下游产品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、 聚氨酯的不断推广应用，其市场需求量还要不断增加。本产品碳酸丙 烯酯是一种高效溶剂和优良抽提剂，性质稳定、无毒、纯的溶剂对碳 钢设备没有腐蚀，它对高分子化合物具有良好的溶解能力。目前最受 人重视的是用来脱除天然气、石油裂解气、油田气、合成氨变换气中 的二氧化碳和硫化氢，效果显著。在电子工业上可作高能电池及电容器的优良介质，在高分子工业上可作聚合物的溶剂和增塑剂等。也可 以作油性溶剂以及烯烃和芳烃的萃取剂。在纺织工业上可用作合成纤 维的助剂和固定剂、纺丝溶剂或水溶剂染料颜料分散剂；此外，它还 是一种用途极其广泛的有机合成原料和中间体，如酯交换法生产碳酸 二甲酯的原料。 产品市场分析 仅用作高能电池及电容器的优良介质，世界市场所需碳酸丙烯酯 200-300 万吨。酯交换法生产碳酸二甲酯的所需配套原料：碳酸丙烯 酯达数十万吨。而目前国内生产量在 1000-2000 吨，供不应求，市场 前景十分广阔。随着社会对绿色环保的重视，许多工艺会被清洁、环 境友好工艺所代替，必然进一步加大碳酸丙烯酯的市场需求。因其下 游产品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不断推广应用，其市场需 求量还要不断增加。现国内市场价格为 7000-8000 元/吨。相关原料价 格：环氧丙烷 7500 元/吨和二氧化碳 300--700 元/吨。 现有技术情况 利用二氧化碳与环氧化物加成反应合成环状碳酸酯早已实现了 工业化，目前的研究主要集中在寻找高效均相催化剂以及非均相催化 剂。现行工艺大多采用均相催化过程，存在着催化剂的回收、循环使 用上的困难；且产物必需经过多步蒸馏等过程分离提纯，既耗时、耗 能，又增加设备的投资。此外，为制得高质量的产品和提高环氧化物 的转化率，许多工艺还得使用挥发性的有机溶剂。这一反应的非均相 催化过程尚未实现产业化，主要受非均相催化剂的活性和稳定性（即 催化剂的使用寿命）所限。 所属技术领域：一碳化学与化工及绿色催化技术，可再生资源的 化学转化利用。选题依据：基于人们对资源和环境问题的关注及实现可持续发展 的社会需求，以消除污染、合理利用资源、实现可持续发展为目标的 绿色化学已成为当前化学研究的热点和前沿。二氧化碳作为一种典型 的可再生资源，具有无毒、无腐蚀性、阻燃、化学惰性，大量存在于 自然界中等特点，无溶剂残留而且对环境友好等优点；同时它也是一 种温室气体，对它的资源化利用，还可以减轻环境负荷。回收再利用 的二氧化碳主要用于生产基本化工原料及具有应用价值的绿色化工 产品。目前，每年大约有 110 MT(百万吨) 的二氧化碳用于化工产品 的合成，如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的应用价值和广阔 的市场前景。基于资源和环境因素考虑，二氧化碳的化学转化与利用 吸引着越来越多研究者的兴趣，具有很高的应用价值和理论研究意义。 本工艺的目的 针对固体催化剂活性不高、稳定性不好的问题，设计与筛选高活 性、高稳定性固体催化剂，解决催化剂的回收使用问题和简化产品的 分离、纯化过程，以降低生产成本；用超临界二氧化碳替代有机溶剂， 实现无有机溶剂、对环境友好的清洁工艺过程，即工艺过程的绿色化。 技术内容 高活性、高稳定性固体催化剂的筛选：侧链带有铵盐、胺基等功 能基团的聚苯乙烯树脂能高效、高选择性地催化环氧化物与二氧化碳 反应制备环状碳酸酯。 催化剂的种类：苯乙烯系极性大孔吸附树脂、强碱性苯乙烯系阴 离子交换树脂、大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、大孔苯乙烯系 螯合性树脂、大孔弱酸丙烯酸系阳离子交换树脂、大孔强酸丙烯酸系 阳离子交换树脂。 上述高活性固体催化剂的回收、再利用。

项目简介： 拿捕净的化学名称为 2-[（1-乙氧基亚氨基）丁基]-5-[2-（乙硫基） 丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮，是一种具有内吸传导性的茎叶处理除草 剂，对禾本科杂草的杀伤力很强。可用于大豆、棉花、花生、甜菜、 亚麻、油菜、苜蓿、蔬菜、水果及许多其它双子叶作物，防除一年生 及多年生禾本科杂草。敏感的杂草有鼠尾看麦娘、野燕麦、雀麦草、 马唐、稗、蟋蟀草、黑麦草、藜、狗尾草、葡萄冰草、狗牙根、白茅、 石茅等；具有抗性的杂草有紫羊矛及早熟禾；对阔叶作物极为安全， 是阔叶作物田中难得的苗后应用除草剂。 拿捕净由禾本科杂草的叶面迅速吸收，并转移到分生组织中，在 土壤中的残留期短；鉴于这类除草剂具有选择性高、防效高、不用芳 烃原料等特点，近年来世界各国对这类环己二酮类除草剂的研制仍十 分活跃。 我国具有拿捕净所需原料的生产能力，有条件实现拿捕净的国产化以满足农业的大量需求。 南开大学拿捕净小试合成技术已通过省级技术鉴定

复合食品添加剂是指由两种以上单一品种的食品添加剂经物理混匀的食品添加剂。其产品 以物理状态划分主要包括粉剂产品与水剂产品两大类，各类产品生产工艺流程基本相似。不同 的物质，由于其化学组成和结构的不同而具有不同的性质，而当不同物质同时存在时，往往因 为它们相互之间的作用和影响而使其性质发生不同程度的改变。食品添加剂的复合，正是利用 物质的这一性质，改良食品添加剂的性质和功能，使之可以更经济、更有效地应用于更广泛的 范围。复合食品添加剂由于其十分显著的优势已成为食品添加剂发展的方向之一。我国食品添 加剂产业的形成，至今仅有二十几年的时间。改革开放前，我国食品工业落后，食品匮乏，食 品添加剂的市场份额极低，人们对食品添加剂认识也较为模糊。二十多年改革开放和市场经济 的发展，使我国食品工业迅速崛起，成为国民经济的重要支柱产业。我国食品工业以年平均约 13％的速度高速发展，食品工业的繁荣也成了食品添加剂发展的动力源泉，我国的食品添加剂 行业是随着食品工业的发展而迅速发展起来的。与食品紧密相关的食品添加剂也获得了广泛的 开发、生产和应用，食品添加剂工业驶入了快车道。更为可喜的是复配食品添加剂从无到有， 已经开始起步并逐步进入市场。纵观国外食品添加剂发展经历，食品工业和食品添加剂工业发 展到一定阶段，具有强大生命力的复配型食品添加剂会逐渐增加应用市场的份额。

电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。

改性聚合硫酸铁是武汉工程大学开发的新型高效水处理剂，系无机高分子混凝剂，它克服了传统铝盐及其聚铝在较低温度小形成絮凝体小且慢。其沉降速度小甚至无法沉淀的缺陷,可广泛用于生活饮用水、各种工业用水、工业废水及城市污水的净化处理。该产品性能稳定，净水效果优良，不含重金属等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒无害，使用安全可靠；且具有脱色、脱臭、脱油、杀菌、除去重金属离子和其它有毒物质等多种功效，对COD、BOD有较高的去除率；在低温条件下，其处理原水或废水的效果极佳。产品极易溶于水，配药加药方便，适用水体的PH值范围宽，净化出水的PH值与总碱度变化幅度小，对处理设备腐蚀性小；投药量少，成本低廉，处理费用较其它无机絮凝剂相比，一般可节省20%左右。

脱臭活化剂是一种新型高效活化剂，用于汽油无碱脱臭工艺，在反应过程中，一方面可以增加硫醇在碱液中的溶解度，大幅度提高异构硫醇和高级硫醇的脱除率；另一方面又可以作为清洁剂，将床层催化剂表面吸附的胶质、芳烃类物质洗涤下来，使催化剂维持高活性、长寿命；同时该活化剂的存在可加速硫醇的氧化，提高脱臭效果。