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 学号 冯畴境 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043101 李暄 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043116 罗雨欣 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043111 黄品杰 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043110 张一丹 化学化工学院环境工程 2019-2023 201931043105 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 周家斌 化学化工学院 教授 环境材料与污染控制 刘丹 化学化工学院 讲师 环境材料与污染控制 四、项目简介 工业生产当中产生大量的有机废水需要净化处理，对此问题，本课题准备采用光催化耦合基于硫酸根自由基的快速降解水中有机污染物。制备出磁性好、易回收且具有良好催化性能的Z型CuFe2O4/MnO2复合材料来活化PMS。PMS在复合催化材料表面会迅速反应生成硫酸根和羟基的自由基，同时在光照下实现电子空穴的有效分离。通过光催化和高级氧化产生的强氧化性的活性物种会争夺有机物的最外层电子来实现对有机废水的高效降解。 因为CuFe2O4具有磁性好、易回收、可重复使用、低毒、化学性质稳定、可见光催化活性等优点，可减少二次污染，且能够高效的活化PMS，此外，PMS可作为电子受体快速转移和消耗光生电子，实现电子和空穴的有效分离，提高其光催化活性。同时，通过掺杂MnO2颗粒进一步提高CuFe2O4催化剂比表面积，在反应体系中能够进一步活化PMS产生氧化自由基，从而有效地降解有机物。

利用质子对功能氧化物材料（如镍基钙钛矿氧化物（NdNiO3）进行调控，以此设计材料本身的物理与化学性质，是近年来固态离子学和氧化物薄膜材料学界的研究热点之一。

发明了一种无机/有机杂化纳米粒子, 与有机物和高聚物的相容性好，将其添加到环氧树脂或各种涂料中，能够提高材料的玻璃化温度，增强材料的耐高温性能，同时还可以提高材料的耐冲击性能和阻燃性能。 经济技术指标与应用效果：按 10% 重量比添加该杂化物到环氧树脂中，可提高环氧树脂的玻璃化温度 15o C,提高维卡软化温度 13o C,提高抗冲击强度 3 倍。提高抗氧指数提高 52%。实验室应用效果显著。 创新要点：纳米杂化物合成方法简单，成本低廉，对环氧树脂的改性效果显著。 效益分析：根据投资规模确定。

1、成果来源、成果被评价及认定（发明专利授权号）等情况 本项目来源于国家“十二五”科技支撑计划项目“大宗粮食绿色加工技术与 产品”中课题“玉米淀粉加工关键技术研究与示范（2012BAD34B07，479 万元， 研究起止时间：2012.01-2014.12）”和国家自然科学基金“酶法选择性合成单一 类型环糊精的控制策略研究（31101228，25 万元，研究起止时间：2012.01- 2014.12）”，属于农产品深加工科学技术领域。本项目累计申请发明专利 7 项（1 项获授权），发表论文 11 篇（8 篇被 SCI 收录），于 2015 年 7 月通过中国粮油学 会鉴定，获国际先进评价。 2、主要技术内容、作用、对行业的意义，获奖情况 CGT 酶生产环糊精最不利的条件之一是产物特异性差，给产物的分离纯化 带来很大不便。同时，CGT 酶存在的另一大缺陷是其热稳定性较差，由于在环糊 精工业化生产中，底物淀粉首先要经过高温糊化、液化处理，然后降温至适当温 度进行环化反应，若 CGT 酶能够适应更高的反应温度，势必有助于提高反应效率， 因此，有必要改善 CGT 酶的热稳定性，提高其催化效率，进而有效降低环糊精生20 产成本。本项目主要是通过改善 CGT 酶产物特异性和热稳定性，提高该酶的使用 性能，将其应用于环糊精的工业化生产中，能显著降低环糊精的生产成本，促进 环糊精在各个领域的广泛应用。因此，随着环糊精在食品、医药等领域中的应用 越来越广阔，开发改善 CGT 酶使用性能的关键技术显得尤为重要，具有很好的推 广应用前景。 3、成果的技术指标、创新性与先进性 本项目在长期从事淀粉生物转化研究的基础上，针对环糊精工业化生产过程 中 CGT 酶的产物特异性和热稳定性较差问题，通过深入研究和不懈努力，逐步改 善了 CGT 酶的产物特异性和热稳定性，突破了关键技术，并实现了具有理想产物 特异性和热稳定性的β-CGT 酶突变体在酶法生产β-环糊精中的应用。该酶使用 性能改善易操作，具有很好的应用价值，技术位于国际领先水平。与国内外同类 技术相比，具有以下创新： ①针对 CGT 酶产物特异性较差的问题，确定了 CGT 酶的产物特异性与其一级 结构的相关性，获得构建具有理想产物特异性的 CGT 酶突变体的简单可行方法， 为从本质上改善 CGT 酶的产物特异性提供理论基础； ②针对 CGT 酶热稳定性较差的问题，采用定点突变技术阐明了重要氨基酸残 基对 CGT 酶热稳定性产生影响的规律，获得了构建具有理想热稳定性的 CGT 酶突 变体的简单可行方法，为从根本上改善 CGT 酶的热稳定性打下了基础； ③ CGT 酶使用性能的改善方法简单易行，所得到具有理想产物特异性和热 稳定性的酶突变体可直接应用于β-环糊精的工业化生产，能提高β-环糊精的得 率，降低β-环糊精的生产成本。 

微生物燃料电池（MFCs）是利用微生物的新陈代谢氧化化学物质并释放电子，把化学能转化为电能的一种电化学装置。MFCs由于具有去污和产电双重功能，是一种“绿色”能源。其最具潜能的应用是污水处理，即利用微生物分解污水中的有机物，并将转化为可用的电能。且整处理过程不用曝气，可节省大量的耗能。目前，微生物燃料电池的发展和应用中最大的障碍是材料的成本和性能。 本研究利用低成本的天然木质纤维素为原料，采用直接碳化的方法来制备三维大孔碳材料作为微生物燃料电池的阳极材料，并取得突破性进展，。 相关系列研究结果2012年分别发表在Journal Material Chemistry, ChemSusChem 以及Energy & Environmental Science等国际权威杂志上。特别地，基于天然纤维制备的波纹层状三维碳阳极，阳极电流密度提高了10倍，达到了200 A m-2，该结果2012年已发表在能源环境领域顶级杂志Energy & Environmental Science上，影响因子9.61. 该研究成果制备的材料成本低，性能优异。该研究成果结合我们的阴极氧气还原催化剂的研究成果，以及后续的隔膜研究成果，将可微生物燃料电池的在污水处理中的规模化应用。

提高聚烯烃隔膜的耐热性，增大聚烯烃隔膜热闭孔温度与破膜温度的温度差是提高聚烯烃隔膜性能的重要途径。功能隔膜是在隔膜表面涂覆一层热稳定性良好的耐热层（陶瓷等）。耐热层可以在隔膜表层形成一个稳定的框架，阻止隔膜的进一步收缩，即使隔膜局部熔化，表面的耐热层也可以置于正负极片之间，形成一个良好的绝缘壁垒，切断电流，防止短路的进一步发生。生产线经过半年多的连续生产后，完成相关配方固化，合浆、涂布、分切工艺技术开发，形成生产能力，并进行了陶瓷隔膜电池设计、试制与测试，并于2013年11月通过了中航工业集团组织的科学技术成果鉴定，专家组鉴定意见如下：“该项目开发了陶瓷涂层与聚烯烃微孔膜复合技术，研制出具有耐高温性能和热关断作用的PE 和PP 系列的功能隔膜材料，并完成了产业化技术开发，建立了一条年产300万平米的功能隔膜生产线，鉴定委员会一致认为：“该项目成果整体技术处于国际先进水平”。2013年12月，采用该功能隔膜的高容量锂离子动力电池产品通过了“电动汽车用锂离子蓄电池”强制性检测，安全性能达到使用要求。

一、项目简介二次镍氢电池，需要大量高密度高活性氢氧化镍作为电池正极材料。本项目提供生产球镍的技术，粒度在8μm左右在当前的Ni-MH电池的发展过程中，氢氧化镍电极限制了电池容量的进一步提高，这是因为从电池封装的安全性考虑，作为负极的金属氢化物电极要比氢氧化镍电极大很多。因此提高Ni(OH)2电极的能量密度，来和高容量储氢合金负极材料相匹配，对Ni-MH电池整体性能的改善来说就显得至关重要。在高比容量的Ni-MH电池的开发研究中，球形β-Ni(OH)2具有更高的堆积密度，更小的孔体积，更高的电流密度，以及良好的循环性能等优点，目前已成为广泛采用的正极活性物质。二、规模与投资效益分析与预测：年产300吨球形氢氧化镍生产线可实现年产值2600万元，利润300万元。投入产出比、利润率：投入产出比为30％，投资利润率为60％。三、生产设备反应釜（带搅拌）1台，计量泵3台，离心过滤机一套，热水锅炉等。项目转化所需投资：建立年产300吨球形氢氧化镍生产线需投资400万元。四、合作方式面议。

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。

合成的一种定位三氟甲基取代的高效有机太阳能电池受体材料，该材料可通过H/J聚集的协同作用形成具有更多电子跳跃传输结点的三维网络结构，可极大改善电荷在分子间的传输，大幅提高器件性能。