1、化工过程高级工程师2、材料高级工程师

我国拥有幅员辽阔的内陆水域，如何安全、高效的完成特定水域的巡逻和水 文信息监测工作一直是我国水文水利建设的重要组成部分。 水面无人船是一种无人操作的水面舰船平台，配备先进的控制系统、传感器 系统、通信系统和武器系统，可以最大程度上填补水域测量领域载人船无法到达或不易到达的危险、浅滩、近岸等空白区域，真正做到高精度、自动化、高效益，可广泛应用于常规测绘、水利水文、航道、环保和灾害应急等行业及其他相关部门。 本项目的产品，是在“制造强国”国家战略指导下，符合国家和地方政府政策重点鼓励发展的高技术、智能装备、高附加值项目，符合国家经济结构和产业结构调整的相关政策和导向。本研发团队联合上海交通大学和上海市船舶自动化工程研究中心，共发表 SCI 论文 200 篇以上，拥有授权发明专利 40 项。

作为锂离子电池在储能领域中的替代品，低成本、高性能的钠离子电池是大规模储能的关键战略，正极是其中最关键组件之一，层状氧化物正极由于其组分丰富、结构可控和理论容量高而被深入研究，晶格氧活性的激活有望实现超出层状正极理论极限的超高容量。

北京大学物理学院量子材料中心江颖、徐莉梅与美国内布拉斯加大学林肯分校曽晓成以及北京大学/中国科学院王恩哥等合作，利用高分辨qPlus型原子力显微镜技术，首次在实验上证实了冰在二维极限下可以稳定存在，将其命名为：二维冰I相，并以原子级分辨率拍到了二维冰的形成过程，揭示了其独特的生长机制。该工作以“Atomic imaging of edge structure and growth of a two-dimensional hexagonal ice”为题，于1月2日发表在国际顶级学术期刊《自然》上。图1 （a）南极罗斯海上的厚冰层；（b）自然界最常见冰相（Ice Ih）的分子模型；（c）本工作发现的二维冰（实验结果的3D效果图） 冰是水的常见物态，由水分子规则排列形成，其结构与成核生长在材料科学、摩擦学、生物学、大气科学等众多领域具有至关重要的作用。早在20世纪20年代，英国著名物理学家、X射线发现者Bragg与其它几位科学家就分别利用X射线对冰晶体结构进行了表征，经过了近一百年的研究和探索，迄今人们已经发现了冰的18种晶相（三维冰相），其中自然界最常见的冰相为六角结构的Ice Ih相（图1a 和b）。然而，冰在二维极限下是否能独立稳定存在？这个问题有很大的争议。一般认为在单层极限下，二维冰具有相当数量的未饱和氢键，需要靠与衬底的相互作用来使得结构稳定。但如此一来，二维冰的结构就非常依赖于衬底的结构和对称性，并不是真正意义上的本征二维冰。2015年，石墨烯发现者Andre Geim带领的团队在双层石墨烯间发现了一种与表面结构无关的四方二维冰相（Nature 519, 443 (2015)），引起了学术界的强烈反响，但这种二维冰随后被质疑是NaCl的晶体结构（Nature 528, E1–E2 (2015)），二维冰存在与否一直悬而未决。图2 二维冰岛内部结构的亚分子级分辨成像。a、b图中从左至右，依次为由高至低不同针尖高度下的原子力显微镜实验图和模拟图；c为二维冰结构的模型示意图的俯视图和侧视图。图像尺寸：1.25 nm x 1.25 nm。在大针尖高度条件下，主要利用高阶静电力成像，可以分辨出平躺水分子（暗点）和竖直水分子（亮点）；在中间高度条件下，依靠高阶静电力与泡利排斥力的共同作用，可以分辨出图中红色短线所示的氢键指向信息。 在本工作中，研究人员通过精确控制温度和水压，成功在疏水的金衬底（Au(111)）上生长出了一种单晶二维冰结构，这种二维冰可以完全铺满衬底（图1c）。研究人员进一步利用基于一氧化碳针尖修饰的非侵扰式原子力显微镜成像技术（non-invasive AFM），借助高阶静电力，实现了二维冰的亚分子级分辨成像，并结合理论计算确定了其原子结构（图2）。结果表明，这种二维冰由两层六角冰无旋转堆垛而成，两层之间靠氢键连接，每个水分子与面内水分子形成三个氢键，与面外水分子形成一个氢键，因此所有的氢键都被饱和，结构非常稳定，与衬底相互作用很弱，是一种本征的二维冰结构。1997年，Koga和曽晓成等人利用分子动力学模拟首次预测了这种“互锁型”双层二维冰（PRL 79, 5262 (1997)，昵称：Nebraska Ice，美国Nebraska州的印第安语意：广阔浅平的河水），但一直缺乏确切的结构实验证据。因此，这也是第一种被实验所证实的二维冰结构，研究人员将它正式命名为：二维冰I相。图3 二维冰岛的锯齿状（a）边界和扶椅状（b）边界对应的“搭桥”（bridging）式和“播种”（seeding）式生长模式。生长由1至4依次循环进行，原子力显微镜中的红色箭头表示水分子加入，球棍模型图中的红色结构表示水分子加入形成的新结构。图像尺寸分别为：（a）3.2 nm x 1.9 nm和 （b）3.7 nm x 2.2 nm。 为了进一步揭示二维冰的形成机制，研究人员利用前面发展的非侵扰原子力成像技术对二维冰岛的边界进行高分辨成像，成功确定了二维冰的边界是由未重构的锯齿状（zigzag，图3a所示）边界和重构的扶椅状（armchair，图3b所示）边界构成。同时，研究人员还通过“速冻”技术，在边界上捕获了冰生长过程中的中间态结构，并基于这些中间态边界结构重现了二维冰的形成过程，结合理论计算和模拟提出了二维冰岛锯齿状边界的“搭桥”（bridging）式生长和扶椅状边界的“播种”（seeding）式生长机制。此外，根据理论计算和模拟的结果，研究者认为该生长机制具有一定的普适性，适用于其他疏水的衬底。 二维冰的发现改变了一百多年来人们对冰相的传统认识，开启了探究二维冰家族系列的大门，为冰在低维和受限条件下的形态和生长提供给了全新的图像。同时，二维冰在很多应用领域也有潜在意义。比如：表面上的二维冰可以促进或抑制三维冰的形成，这对于设计和研发防结冰材料具有潜在的应用价值；二维冰中水分子所有的氢键都被饱和，因此与表面的相互作用极小，可以起到超润滑作用，减小材料之间的摩擦；此外，二维冰本身也可以作为一种特殊的二维材料，为高温超导电性、深紫外探测、冷冻电镜成像等研究提供全新的平台。

成果与项目的背景及主要用途： 间二甲苯经一硝化可制得 2,4-二甲基硝基苯和 2,6-二甲基硝基苯，再经还原 可分别得到 2,4-二甲基苯胺和 2,6-二甲基苯胺，广泛应用于染料、医药、橡胶助 剂及塑料等领域，是重要的有机中间体之一。目前的混酸常规硝化法，反应温度 低，耗水、耗能大，反应时间长，过程不易控制，废酸难处理。因此开发先进的 间二甲苯一硝化方法很重要。 本工艺首次采用间二甲苯绝热硝化制得硝基间二甲苯。绝热硝化反应开始后， 利用自己反应放出的热来提高物料的反应温度。虽然混酸浓度不断降低，但由于 反应温度的提高，因此仍能使混酸具有足够的硝化能力，从而保证了反应速度。 该法比常规混酸硝化优点多，如反应温度高，无需冷却水，耗能小，反应时间仅 为半小时，设备生产能力比常规硝化法提高至少 2 倍。所用设备仅为常规的硝化 及分离设备，无需特殊加工。硝化后废酸可经闪蒸后全部回用，减少了环境污染。 技术原理与工艺流程简介： 间二甲苯与混酸经良好搅拌混合后，快速绝热升温进行硝化反应，反应结束 后硝化分离得硝基物和高温废酸。硝基物供进一步还原，可以制备其它有机物或 中间体。高温废酸经闪蒸提浓可回收再利用。 技术水平及专利与获奖情况： 已完成成熟小试工艺，国内外技术领先。本技术可降低能耗 50～60％，收率 提高 5～10％，硝基物收率可大于 95%，二硝基物小于 6000ppm，原料消耗定额 降低 5～10％，设备生产能力提高约 2 倍。 应用前景分析及效益预测： 绝热硝化法不仅可服了常规硝化法的诸多不足，而且具有许多新优点。用本 技术生产一硝基间二甲苯，可使成本下降约 10％。按年产 600 吨计，可比常规 法净增利润 200 多万元。并可回收利用废酸，解决废酸污染问题。 应用领域：有机中间体。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 25天津大学科技成果选编 生产规模及产量：600 吨/年。 所需厂房面积：300m2。 主要设备：硝化锅、硝化分离器、硫酸高位槽、硝酸高位槽、混酸高位槽、 混酸配制罐、稀碱配制罐、稀碱高位槽、水洗及分离器、碱洗及分离器、闪蒸器、 真空泵。 主要原材料及来源：间二甲苯、硫酸、烧碱、硝酸，国内均有现货供应。 设备投资：110 万元。 合作方式及条件：面议。 

本发明涉及一种二次激发型橙红色荧光粉及其制备方法，属于发光材料技术领域。荧光粉为Sr1-a-bCa1-x-cAl2-yMexREyO4S:aEu2+,bDy3+,cTm3+。式中Me为Zn、Cd、Mg中至少一种，RE为Ga、Zn、Ge、Si中至少一种；其中0

本发明涉及一种二次激发型橙红色荧光粉及其制备方法，属于发光材料技术领域。荧光粉为Sr1-a-bCa1-x-cAl2-yMexREyO4S:aEu2+,bDy3+,cTm3+。式中Me为Zn、Cd、Mg中至少一种，RE为Ga、Zn、Ge、Si中至少一种；其中0

本发明涉及一种二次激发型黄绿色荧光粉及其制备方法，属于发光材料技术领域。荧光粉的组成为Srx-a-cAl3+2x-zY5-b-yREyMzO12+4x:aEu2+,bCe3+,cDy3+，其中RE为Tb、Gd、Lu中的至少一种；M为Ga、Zn、Ge、Si中的至少一种；0

随着光伏产业的高速的发展，硅锭切割产生的切割废料也将出现井喷式的增长。仅2012年一年，我国就用了23万吨的多晶硅，产生了近25万吨的粒度≤5mm的二次切割废料(SiC和Si)，回收厂家院内废料堆积如山，粉尘飞扬，环境恶劣。而粒度≤5mm的二次切割废料(SiC和Si)中的SiC和晶体Si粉都是通过高能耗、高成本制备出来的，所以如能将这些废料得以回收利用，不仅减少了环境污染，也会产生出巨大的经济效益。特别是如能将二次废料中价值最高的晶体硅粉得以回收并再用于制造太阳能多晶硅，这对我国减少多晶硅的进口是有重要意义的，所以说，从晶体硅切割废料中回收多晶硅是今后一个重要的发展方向。 （1）本项目可从多晶硅切割废料中提取出太阳能级多晶硅，其技术含量高、生产成本低、能耗小。生产的多晶硅可以替代国外进口产品，减少我国多晶硅的进口量，这对降低光伏能源成本，实现光伏能源的普及有重要意义。 (2) 本项目同时生产的副产品碳化硅制品的最大特点耐高温和耐磨性等性能远好于同类产品，且价格远优于国内同类产品，因此该副产品有着广阔的市场前景，市场竞争力强。该副产品作为耐火材料可广泛应用于冶金、陶瓷、能源、化工等行业。如钢铁厂高炉的炉窑内衬和钢包内衬、电解铝厂铝电解槽的侧部、火法炼锌的罐体的内衬等；如陶瓷行业所用窑炉内所用的窑板和棚板等。 (3) 产品附加值高：由于本项目所用原料主要是来源于光伏行业产生的切割废料，原料的来源丰富且价格便宜，产品的科技含量高，生产成本低，故产品的附加值高。本项目拥有CN103086378A, CN101941699A, CN102275925A, CN102241399A, CN101724902A, CN101671022B等多项专利。

"碳酸二甲酯（DMC）和甲酸甲酯（MF）是重要的绿色化工产品，受到国内外研究者的广泛关注。DMC可以代替氯甲烷、硫酸二甲酯、光气等剧毒物质进行甲基化、酯交换、羰基化等反应，在精细化学品、医药、农药合成领域具有广泛应用。DMC属于低毒或无毒的化工产品，具有较高的氧含量（53%），因此可以作为汽油添加剂提高汽油的辛烷值。MF是一种重要的C1化学品，在医药和有机化工合成产品中应用广泛。近年来，通过甲醇羰基化制备DMC常用的催化剂主要是负载型的Cu基催化剂，常用的载体主要是分子筛和活性碳，但是这些催化剂存在稳定性差和DMC的选择性低等问题; 而甲醇羰基化制备MF的用催化剂是甲醇钠、甲醇钾等强碱性有机化合物和一系列金属羰基化物。该类催化剂的优点是制备简单，缺点是催化剂腐蚀性强，对原料要求极高，产物与催化剂分离困难。 为了解决现有的问题，对于甲醇羰基化制备DMC的反应，已成功地设计了一类N杂碳材料负载型的Cu基催化剂，在微反应器评价装置，0~1.0 MPa，100~130 C，6390~127800 mL/g/h的反应条件下，DMC的选择性保持在97%以上，产率可达70%以上，催化剂稳定性考核