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钴镍基配位聚合物的构筑及电催化析氢性能研究
配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
祝涣钧
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
吴凌志
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
郑毅
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
王梓
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
武辰禹
化学与化工学院应用化学专业
2019年9月至2023年6月
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
覃玲
化学与化工学院
副教授
多功能配位聚合物材料的合成及应用研究
四、项目简介
配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。它具有多样的拓扑结构，并且稀疏多孔，密度较低。这些特点使得它在吸附，催化，储能的各个方面有着优良的效果。
本项目主要目的在于合成钴/镍基配位聚合物，选择合适的有机配体与金属离子钴/镍通过配位键构筑得到钴镍基配位聚合物，利用单晶衍射、元素分析、红外光谱等方法对其结构及组成进行表征，或者通过合成和掺杂的方式，调控它的析氢性能，设计出高催化活性和稳定性、低成本的非贵金属催化剂。
项目组成员通过设计选择有机配体与金属离子，通过溶剂热方法合成了多种金属有机框架材料，并将其热解得到衍生材料。通过线性伏安扫描法等多种实验方法测试了它们的电催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始电位为-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通过掺杂Zn2+后，过电位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我们还合成了一种对金属离子（Fe3+）与抗生素（加替沙星）有明显检测效果的锌基材料，可作为多功能探针检测水中金属离子和抗生素的残余量。由于化合物没有催化位点，我们通过掺杂钴金属的方式，改善了它的电催化析氢性能，使它具有较低的初始电位(-423 mV)、较低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和较好的循环稳定性。
项目为研究高性能和稳定性的HER电催化剂及金属离子和抗生素荧光探针材料的设计合成提供了可行的思路。
合肥工业大学
2022-07-27
种提高含有聚合物的载体上分子筛膜通量的方法
本发明公开了一种提高分子筛膜通量的方法，对在含有聚合物的载体（如纯有机载体或有机-无机复合载体）表面合成的分子筛膜进行加热处理，从而达到提高分子筛膜渗透通量的目的。先在载体表面制备分子筛膜，然后将膜材料整个置于加热炉内，按一定速率升温到一定温度后保持一段时间，然后再按一定速率降温至常温；将进行过加热处理的分子筛膜用于渗透汽化分离，与未处理的分子筛膜相比，膜的通量有明显提高。也可以在制备分子筛膜之前，对载体进行同样的热处理。本发明的热处理没有使分子筛膜产生额外缺陷，操作简单，分离性能提高显著，对分子筛膜的修饰有普遍适用性。
浙江大学
2021-04-13
配位聚合物多孔材料在化工吸附分离领域的研究与应用
丁二烯是产量最大的化工产品之一，其生产过程中需要耗费大量的能量和有机溶剂对成分复杂的C4烃类混合物进行蒸馏分离。利用多孔材料进行吸附分离是一种潜在的高效分离提纯方法，但分子较小、极性较大的丁二烯容易被吸附，在脱附过程中不但容易被残留的其它C4烃类污染，而且容易受热聚合。我们前期已经发现可以利用合理设计的超微孔亲水多孔材料对C2烃类实现反常的极性选择。针对丁二烯分子柔性显著小于其它链状C4烃类的特点，我们希望能进一步通过特殊的孔道形状控制这些柔性客体分子的构型，利用构型变化的能量差获得反常的吸附选择性和最优的C4烃类吸附分离顺序。形状尺寸合适的离散孔洞最有利于控制柔性客体分子的构型和并反转吸附选择性，而连续的孔道对客体分子的吸附扩散又是必须的。通过模拟计算,发现具有准离散孔洞的柔性多孔材料MAF-23在两种要求中取得平衡，实现了反常而且最优的C4烃类混合物吸附分离顺序。常温常压下将丁二烯、丁烯、异丁烯和丁烷混合物通过MAF-23填充的固定床吸附装置后，吸附最弱的丁二烯最先流出而且纯度很容易达到99.9%，同时可避免常规纯化方法中因加热而产生的丁二烯自聚问题。
中山大学
2021-04-13
一种高分子聚合物微流控芯片的制备方法
本发明涉及一种微流控芯片制作技术，主要用于高分子聚合物材质微流控芯片制作，其特征在于利用CNC雕刻机直接加工微流控设备，即利用数控软件进行微流控芯片的通道设计，得到相应的雕刻路径，编写雕刻用代码；将雕刻代码导入控制CNC雕刻机的软件中，对要进行制作的高分子聚合物材料进行制作；图案制作结束后，根据不同要求，封接芯片，即可得到功能化的微流控设备。
成果亮点
技术特点：极大的降低高分子聚合物微流控芯片的制作成本，简单易用，快速制备，有利于芯片的大批量生产，并能灵活的调节芯片微通道深度，有利于实现微流控芯片器件的功能多样化，克服了现有技术制作微流控芯片设备成本高、制作效率低、难以实现芯片通道深度多样化的缺点，排除了人为因操作熟练程度造成的偏差和人力的消耗。
兰州大学
2021-01-12
功能聚合物的制备方法及其在建筑节能砂浆中的应用
本项目涉及到功能聚合物的分子设计与制备，并将功能聚合物应用于外墙外保温浆料及其它预拌砂浆，如抗裂砂浆、自流平砂浆、装饰砂浆、柔性腻子和界面剂等化学建材中，以上统称为聚合物改性砂浆，属于高分子合成、化学建材和节能材料领域。聚合物改性砂浆是指具有特殊功能如抗裂、高粘结性能、防水抗渗和装饰性的砂浆。为达到这些特殊功能，应当在无机胶凝材料—水泥中添加某些功能聚合物。本项目以聚合物改性砂浆的应用要求入手，运用聚合物分子设计和高分子乳液合成新方法，系统研究制备了不同组分结构、不同分子量、不同玻璃化转变温度、不同粒径的功能聚合物乳液，并通过喷雾干燥设备的合理选型、参数控制和工艺过程的改进，成功地将聚合物乳液制得可再分散胶粉。可再分散胶粉可以很好还原聚合物乳液的主要性能。
江南大学
2021-04-13
高效高填充连续混炼技术及其关键装备
随着塑料、橡胶加工工业的发展，对于混炼设备的要求越来越高。双转子连续混炼技术是在密炼机基础上发展的一种新型高分子材料的混炼方法。其核心设备——双转子连续混炼机，除了具有密炼机优异的剪切混合和分布混合特性外，还具有双螺杆挤出机连续工作的特性，在节能和环保方面具有独特的优势。华东理工大学的相关课题组经过近十年的研究，开发出了具有自我知识产权的双转子连续混炼技术和双转子连续混炼造粒机，已经通过了教育部、江苏省科技厅、中国石化集团公司组织的技术鉴定，获国家机械工业联合会、江苏省科学技术进步奖。采用该技术开发的高浓缩炭黑母粒连续混炼造粒生产线和高压电缆屏蔽料连续混炼造粒生产线已经被成功地应用于PE80、PE100高压水管料专用高浓缩母粒生产、含量为50%的高浓缩高档碳黑母粒、导电纤维母粒和高压电缆屏蔽料的生产。生产线采用计算机集成控制，水下造粒等先进的技术手段，解决了相关产品生产过程中的碳黑排放污染环境的问题，实现了生产的连续化、自动化，单位产品能耗是常规方法的1/2～2/3，实现了相关产品的高效、节能、环保化生产。项目的创新点在于开发了一种独创的双转子连续混炼机转子构型和双转子连续混炼工艺，解决了高填充混合和导电高分子材料的混炼过程中对剪切混合和分布混合的综合要求高，开辟了一种新的高浓缩、高填充母料和导电高分子材料的生产方法和生产工艺。
华东理工大学
2021-04-11
高酸值原油中的腐蚀模拟试验研究
可以对高酸值原油、脱盐原油、脱酸原油、减粘渣油及的实验室腐蚀模拟试验，以及对试验试样的表面形态、表面成分的观察和分析，研究碳钢、渗铝钢、Cr5Mo及不锈钢在高酸值原油中的腐蚀规律，对影响腐蚀速率的因素进行了探讨，研究结果对炼制此类原油的设备选材及确定防腐蚀方案具有广泛的参考意义，某装置根据这仪研究结果选材，节省投资数千万元。
北京科技大学
2021-04-11
高氨氮废水处理新技术
自然水体受污水中氮素污染，富营养化日益严重。氨氮已经成为我国污染总量控制的限制性指标。高氨氮废水成分复杂，缺乏经济有效处理技术。厌氧氨氧化工艺是解决高氨氮废水脱氮难题的最佳方案。为高氨氮废水处理提供新途径，与现有技术比较，建设和运行费用分别降低 25%、35%以上。 厌氧氨氧化生物脱氮优点 : 电耗降低 60%左右 有机碳源需求为“0” 温室气体减排 90%以上 污泥产量降低 50%以上 根本改变现有高氨氮废水处理模式, 可持续的最佳生物脱氮模式 。
北京交通大学
2021-02-01
合成气高选择性制取烯烃
烯烃作为化工领域的核心分子，是合成纤维橡胶塑料等重要材料的单体，属于一类重要的高附加值化工原料。工业上的烯烃主要来源于石脑油的裂解。近年来，随着石油资源的日益减少和C1化学的迅速发展，开发从合成气直接制备烯烃的反应路径来替代传统的石化路线具有十分重要的意义。
传统合成气转化路径中约50%CO转化成了CO2和CH4等温室气体副产物，碳原子利用效率低下，严重降低了该路径的能源和经济效益。如何高效降低该过程中CO2和CH4副产物的生成、提高特定燃料产品的选择性在国际能源化工界一直是巨大挑战。
武汉大学定明月教授团队通过将碳化铁纳米晶体包裹在疏水性无定形SiO2壳中，开发出一种具有优异疏水性的核-壳型FeMn@Si催化剂。通过给催化剂包裹一层“疏水铠甲”，从而实现了56%的高CO转化率和13%的低CO2选择性，烯烃收率高达36.6%。核层碳化铁活性相与壳层疏水基团的高效协同，将能拓展出一系列新型的复合催化剂，通过抑制高耗能的水煤气变换反应，大幅度降低合成气转化过程中的CO2排放，显著提高碳原子利用效率，有望实现合成气更高效、更经济制取烯烃、汽油、芳烃、航油等各种高附加值化学品。该研究成果发表在《Science》期刊上，同期《Science》期刊发表了亮点评论文章，高度评价了该工作，认为该工作对于实现“碳达峰、碳中和”目标提供了新的解决方案。
合成气在疏水性FeMn@Si催化剂上高效制取C2+烯烃
武汉大学
2021-05-12
高灵敏化学发光免疫分析仪
该仪器是我们自主研发的具有完全知识产权的一款新产品，适用于生物化学发光、免疫发光分析等研究工作，能够自动检测任何标准96 微孔板。产品可应用于医院临床检验、试剂公司生化发光试剂盒测试、高校院所生物医学研究和实验教学、质量检验检疫部门样品检测等，具有广阔的应用市场。
产品特点：
仪器所用试剂是开放的，可应用任何一家公司的试剂来检测；
可实现全部微孔检测或者任选微孔检测，检测方式十分灵活；
使用高灵敏光电器件，噪音低、灵敏度高，可达10-18mol ATP/孔；
动态范围大，跨度可达8 个数量级；
可选配精准可靠的自动加液、冲洗模块；
对各种酶标板，如平底板、圆底板、锥形底板等都能得到准确的结果；
分析软件功能全面，既可以提供原始发光值、也可以通过输入校准参数提供最终样品浓度含量，还为试剂开发提供发光动力学分析等功能；
建有后台数据库，可存放EXCEL 格式数据，也可以存储检测报告照片；
具有独特的光阱系统，防止光信号交叉干扰。
山东大学
2021-05-11