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項目成果/簡介:浮游植物在表層獲取光能固定CO2，形成顆粒有機碳（POC）往下沉降，在深海再礦化后生成銨（NH4+），從而為深海化能自養細菌/古菌提供了能量來源。因此，氨氧化古菌和亞硝氧化細菌所介導的兩步硝化過程是實現光能傳遞到深海被利用的重要途徑，是深海重要的供能過程，支撐了海洋“黑暗固碳”——不依賴于光合作用的化能自養固碳，為深海生物圈提供了“新”的有機質，同時積累硝氮。由于亞硝氧化菌群研究的長期滯后，氨氧化和亞硝氧化功能群在深海的協作關系始終不明了，因此國際上對深海硝化菌群支撐的碳（C）?氮（N）耦合機理（定性）的理解仍極為有限，對C?N計量學關系（定量）的準確估算仍是空白。 該研究工作結合多組學分析、生理學實驗、現場原位速率及動力學觀測和模擬，以及生態系統模型，闡釋了氨氧化古菌和亞硝氧化細菌顯著差異的代謝策略，及兩步氧化過程耦合、硝化與黑暗固碳耦合的生理生態學機制，建立了硝化菌群支撐的C?N、物質與能量轉換的計量學關系，量化了深海硝化過程對深海生物圈及全球海洋碳循環的貢獻和影響。該工作為深海物質與能量循環研究提供了新的參數，對深入認識深海生物地球化學過程具有重要意義。

一種液態烷烴回流包碳制備納米碳化鈦粉體的方法，以廉價的水合二氧化鈦為鈦源和液態的烷烴混 合物(C11-C16)為碳源，工藝步驟依次為備料、回流、干燥、裝料、高溫熱處理、取樣。控制原料的回流 時間與回流溫度，可以制備得到不同碳含量的先驅體粉體，通過不同的熱處理工藝可調控有機碳轉變為無 機碳的碳量，從而制備出高純納米碳化鈦粉體。用此法制備的碳化鈦粉體分散性較好，平均粒度為20～ 40nm，平均晶粒度為10～20nm。此法工藝簡單，成本較低，較一般碳熱還原法節約能源，容易實現規模 化制備。

含油廢水是一種量大而且面廣的污染源，其排放量居各類工業廢水之首。含油廢水的來源很廣，其中主要有油田開采泄露原油、石油工業的煉油廠含油廢水、鐵路機務段的洗油罐含油廢水、軋鋼廢水和金屬清洗液、拆船廠的油貨輪含油廢水、油輪壓艙水、洗艙水、機械切削加工的乳化油廢水、以及餐飲業、食品加工業、洗車業排放的含油廢水等。隨著人們生活水平的提高，對環境的要求日益提高，含油廢水的處理越來越受重視，成為現代社會待解決的重要課題之一。

本發明公開了一種制備碳納米空心格子的方法，是將醇和草酸亞鐵混合， 137 密封在高壓釜中，在 550℃條件下反應 5~12 小時，產物經過鹽酸洗滌，工業乙 醇洗滌，最后水洗至 pH 值中性，常規抽濾、干燥后即獲得碳納米空心格子。

移動互聯網時代，智能手機等設備的屏幕越做越大，研發可卷曲、可折疊的便攜電子產品已成為趨勢。然而，固定形狀的電池限制了可折疊電子產品的發展，亟需開發相應的柔性儲能器件。天津大學趙乃勤教授課題組與天津工業大學康建立教授合作，研發成功了迄今最薄的碳納米材料薄膜超級電容器，其厚度僅為A4紙的三分之一（約30微米），柔韌、輕盈，是可穿戴設備的理想電源。 “輕質超薄”是這款超電容的顯著特點。為獲得高的器件綜合性能，該研究團隊從器件結構優化設計出發，使其兼具超高能量密度和功率密度。他們先采用化學氣相沉積法一步制備了一種柔韌多孔碳納米纖維/超薄石墨層雜化薄膜，再以固態電解質封裝兩片雜化薄膜得到全固態自支撐薄膜超電容。 該超電容厚度只有A4紙厚度的三分之一左右，且有很好的柔韌性。經過優化結構設計，該器件整體的體積能量密度和功率密度比目前已報道的同類超電容可以高出幾個數量級，這對于空間有限的微電子器件來說尤為重要。該超電容每平方米重量僅為58克，未來可將多片超電容嵌入到衣服中，使得平時穿的衣服變成可以給電子產品供電的“電源”，穿在身上幾乎不增加負重，且便于攜帶。 同時，整個器件還具有很好的抗變形性和循環穩定性，充放電循環5000次后電容量還保持在96%以上（而鋰電池在充放電循環1000次左右后電極性質會發生變化，使用中會出現電量不足的情況）。此外，鋰電池的安全問題也成為目前人們關注的重點，該超電容采用全固態設計理念，當其遭受撞擊或者損壞時不會有液體外泄情況發生，極大程度上提高了產品的安全性。該超電容同時具備一般超電容使用壽命長、充放電速度快等優勢，在可穿戴電子器件和微器件領域具有很好的應用前景，成果實現產業化后將會有力推進相關電子產業的升級換代。

該技術 COD 消耗量節省 40%以上，有效解決了現階段污水脫氮除磷中碳源不足的問題，可提高脫氮除磷效果，除磷效率接近 100%。該項技術，還可靈活應用到現有的污水處理工藝中，如連續流的 A2/O、或續批式 SBR 工藝等。該技術除了有效提高碳源利用率外，還可降低氧氣消耗量 30%，減少污泥產量 50%。此工藝的最大特點是，利用反硝化聚磷菌生物學特性達到“一碳兩用”的目的， 有效提高脫氮除磷效率。

納米石墨烯是經由有機合成路線制備的稠合苯環組成的納米片狀材料，其結構可以在有機合成過程中精確控制，并通過碳譜、氫譜等手段表征。研究團隊以自制的納米石墨烯、商業化的含氮化合物、鐵鹽和二維石墨烯為前驅體，經過高溫焙燒和酸洗處理，最終得到了高效的酸性氧還原催化劑。催化劑合成過程中，高溫條件下三聚氰胺提供的氮原子傾向于取代納米石墨烯的邊緣碳原子，并以此錨定

智慧供熱平臺產品充分發揮團隊供熱與計算機交叉融合，基于供熱機理模型+人工智能算法的核心思路，搭建了平臺的核心引擎，實現了供熱系統動態仿真，多熱源優化運行調度，供熱系統故障診斷與預警，數據在線核查等，滿足需求側調控的智能調控等技術含量高的功能模塊，在國內同類型產品中，具有技術研發深度強，業務涵蓋廣的特點。 一、項目分類 顯著效益成果轉化 二、成果簡介 哈工大智慧供熱研發團隊整合了暖通、計算機、控制等專業的優勢科研力量，依托學校在技術儲備方面的雄厚基礎，將供熱理論、計算機軟件、人工智能、自動控制等領域的先進技術相結合，構建了具有鮮明技術特點的智慧供熱解決方案，以智慧供熱平臺為核心的成果技術特色與優勢包括： （1）貫穿全生命周期的智慧供熱整體服務 供熱物理系統是智慧供熱的基礎條件，智慧供熱技術挖掘供熱系統的最大潛能，實現高效運行。智慧供熱解決方案需對供熱系統中的不合理設計及瓶頸之處進行改造，并引入先進的設計方案進行升級。必須將供熱系統優化設計與智慧供熱平臺建設并重，方能實現最佳的建設效果。團隊結合多年的技術與工程優勢，可圍繞智慧供熱設計，平臺建設，后期運維以及員工培訓提供全方位的服務。 （2）平臺產品技術優勢 人工智能技術需與行業專業理論有機結合方能形成深入有效的解決方案，有效克服了單純依賴人工智能算法難以解決數據樣本不足、數據質量差、模型難以遷移、方法缺乏理論支撐等問題。智慧供熱平臺產品充分發揮團隊供熱與計算機交叉融合，基于供熱機理模型+人工智能算法的核心思路，搭建了平臺的核心引擎，實現了供熱系統動態仿真，多熱源優化運行調度，供熱系統故障診斷與預警，數據在線核查等，滿足需求側調控的智能調控等技術含量高的功能模塊，在國內同類型產品中，具有技術研發深度強，業務涵蓋廣的特點。 （3）建設方案靈活，持續合作性強 由于哈工大智慧供熱團隊技術研發實力強，且具有持續研發能力，因此無論是平臺還是整體建設方案均可充分結合需求方的實際特點進行定制化研發，部分功能模塊與創新設備可以按照聯合研發的形式開展。 （4）對智慧供熱內涵理解更深、平臺更符合供熱行業未來發展需求 由于哈工大智慧供熱團隊核心成員主編了《黑龍江省城鎮智慧供熱技術規程》DB/T2745-2020，在編團體標準《智慧供熱技術規程》和《智能閥門》等多部智慧供熱相關標準。團隊對智慧供熱內涵理解的更深，對標準的解讀更全面，開發的智慧供熱平臺軟件及相關產品更具有其實用性、先進性、可拓展性，不但能滿足市場當前需求，還具有良好的前瞻性。 充分發揮哈工大科技研發力量以及現有成熟的智慧供熱平臺的應用，為熱力企業量身提供符合本地特點的智慧供熱總體技術解決方案。通過軟件平臺的應用實現供熱數字化、智慧化和可視化，能夠實時獲取掌握詳細的供熱數據，并對供熱系統進行優化和控制。此外，平臺系統內置了大數據分析和算法程序，讓供熱具有自感知、自分析、自診斷、自決策、自學習的特點，保障供熱溫度，降低熱損失和水力不平衡，提升居民熱舒適性。并基于當前能源與碳排放相關建設的基礎，探討、研究適合智慧能源、智慧/柔性供熱減碳化的技術路線，切實做到供熱低碳化，為未來零碳社區的建設奠定基礎。

本專利發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，設計提供一種非碳電極、原料豐富、成本低、快速高效、自下而上的固態碳量子點的制備方法。碳量子點是一種新型碳納米材料，具有原料豐富、性質穩定、毒性小、生物相容性好等諸多優勢，在細胞成像、光電學、生化傳感器等領域具有巨大的應用潛力。目前，已經有很多關于碳量子點方法制備的報道，主要分為自上而下和自下而上兩大類，其中前者主要通過剝離技術從大尺寸的碳原材料剝落下碳納米顆粒，包括激光剝離法、電弧放電法、電化學氧化法等，這一類方法操作簡單、原料豐富，可大批量生產碳量子點，但一般需要較復雜的碳量子點分離純化處理步驟；后者一般以有機分子（如：葡萄糖）為原材料，通過碳化的方式將這些分子轉化為碳量子點，包括水熱法、微波法等，這類方法合成的碳量子點形貌和尺寸容易控制、表面易修飾，但是一般需要選取合適的特定原料分子。而且，所有上述方法制備出的碳量子點一般為分散溶液的形式，與固態形式相比，溶液形式的碳量子點的儲存和運輸都不方便，為了得到固態碳量子點，一般需要冷凍干燥方式進行處理碳量子點溶液，這種處理方式耗時長，且需要專門的儀器設備。因此，探索一種兼具自上而下和自下而上兩種方法優點、簡單、高效地制備固體碳量子點的方法是非常有必要的。