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本發(fā)明公開了一種氮摻雜碳納米材料、其制備方法及其應(yīng)用于 制備燃料電池陰極材料。所述氮摻雜碳納米材料包括含氮雜環(huán)化合物 以及碳納米材料，其中氮的質(zhì)量含量在 2%至 10.4%之間。其制備方法 包括以下步驟：（1）將表面活化的碳納米材料與含氮絡(luò)合物，按照質(zhì) 量比例 1:1 至 1:5 均勻混合，得到前驅(qū)體混合物；（2）將步驟（1）中 獲得的前驅(qū)體混合物在保護(hù)氣體環(huán)境下，升溫至 800℃至 1000℃，煅 燒 2 小時(shí)至

本研究成果從熱力學(xué)分析入手，了解多種材料在高溫下分解情況，對(duì)多種滲劑的共滲活性進(jìn)行試驗(yàn)比較，確定了一種新的滲劑及有關(guān)工藝參數(shù)。本新工藝滲速快（在相同條件下比煤油加氨氣快1/3）；組織狀態(tài)好（基本上不產(chǎn)生黑色組織）產(chǎn)品變形小、無公害、操作簡(jiǎn)便，適用于井式爐、轉(zhuǎn)爐、多用爐等常規(guī)設(shè)備；滲劑成本低與煤油氨氣法相當(dāng)。

本發(fā)明公開了一種鍺-碳氮納米復(fù)合材料及其制備方法，先將氧 化鍺納米線均勻分散于液態(tài)有機(jī)酯，加入吡咯、聚乙酸乙烯酯以及氧 化性金屬氯鹽，攪拌充分反應(yīng)生成氧化鍺-碳氮復(fù)合前體；然后在還原 性氣氛中 600℃～1000℃煅燒，得到鍺-碳氮納米復(fù)合電極材料；制備 所得的鍺-碳氮納米復(fù)合材料中，鍺納米粒子以一定的距離相互分隔， 分段填充于碳氮納米管內(nèi)部，形成豆莢狀結(jié)構(gòu)。通過本發(fā)明，制備了 一種可應(yīng)用于鋰離子電池的復(fù)合材料，材料

適用范圍：覆蓋現(xiàn)有90%以上新舊污水設(shè)施，污水處理新時(shí)代的驅(qū)動(dòng)芯片。 基本原理 1、自養(yǎng)/異養(yǎng)協(xié)同系統(tǒng)構(gòu)建。利用自養(yǎng)與水中原有碳源的異養(yǎng)協(xié)同反硝化作用，在無有機(jī)碳源添加下實(shí)現(xiàn)硝酸鹽高效去除，有效解決長(zhǎng)期運(yùn)行過程中的微生物-電子供體材料界面耦合過程的穩(wěn)定性，降低運(yùn)行成本。2、反硝化活性提升。通過微生物活性提升機(jī)制，有效提高硝酸鹽去除穩(wěn)定性，能夠應(yīng)對(duì)水質(zhì)水量的沖擊。保障傳統(tǒng)基于硫的反硝化工藝在不同季節(jié)、氣候的場(chǎng)地差異性環(huán)境下高效穩(wěn)定運(yùn)行。自養(yǎng)/異養(yǎng)協(xié)同高效硝酸鹽去除技術(shù)為我國氮污染治理反硝化技術(shù)體系的完善及為目前我國迫切需要解決的污水處理廠傳統(tǒng)工藝的升級(jí)改造提供支撐。 二、核心原理圖   三、技術(shù)優(yōu)勢(shì) 1、綜合成本低、污泥產(chǎn)量少、運(yùn)行維護(hù)少； 2、處理效果優(yōu)異，極限去污，可接軌地表水； 3、零”藥劑投加  無任何碳源等藥劑投加； 4、使用方式多變  適應(yīng)不同除氮設(shè)施，兼容性強(qiáng)； 5、工藝簡(jiǎn)潔，維護(hù)頻率低 省人工工作量和工作頻率   申請(qǐng)專利 國家專利15項(xiàng)，其中發(fā)明專利 8項(xiàng)，實(shí)用新型7項(xiàng)。 1．ZL101792208A 污水脫氮方法、反應(yīng)裝置、反應(yīng)器、生物膜組件及制法 發(fā)明專利2013.06.16 2．ZL201210140647.5高效除磷多孔性顆粒吸附劑的制備方法 發(fā)明專利2014.03.26 3．ZL201410346228.6一種鐵改性殼聚糖除氟顆粒吸附劑及其制備方法 發(fā)明專利2017.01.11 4．ZL201610204784.9一種自養(yǎng)微生物反硝化法去除水中硝酸鹽用材料 發(fā)明專利2018.11.09 5．ZL201821291282.5 一種用于凈水器的高效直飲濾芯 實(shí)用新型 2019.04.15 6．ZL201821332388.5一種強(qiáng)化電氧化過程的組合式電絮凝污水處理裝置 實(shí)用新型 2019.04.15 7．ZL201821289657.4 一種主次供氧均勻型微納米氣泡曝氣機(jī) 實(shí)用新型2019.04.26 8．ZL201830401268.5 高效水龍頭凈水器 外觀專利 2018.11.30 9．ZL201510604939.3   一種Fe-石墨烯顆粒高效去除地下水中硝酸鹽的方法 發(fā)明專利2016.01.06 10．ZL201510604939.3   一種Ti納米電極高效去除地下水中硝酸鹽的方法 發(fā)明專利2015.06.25 11．ZL201510358216.X    一種Ti納米電極高效去除水中硝酸鹽的方法 發(fā)明專利  2017.04.05 12．ZL201720655743.1 一種城市合流制溢流污水預(yù)處理用的旋流裝置 實(shí)用新型2017.12.22 13．ZL104069831A 一種高效除硝酸鹽顆粒吸附劑及其制備方法 發(fā)明專利 2016.04.26 14．10-1527348 一種滅菌填料  發(fā)明專利  2015.06.03 15．ZL201721184506.8 一種無人船等離子殺藻設(shè)備 實(shí)用新型 2018.03.20     四、技術(shù)示范工程應(yīng)用概況 目前該材料技術(shù)已成功應(yīng)用到以下污水處理項(xiàng)目： 內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗召西社某農(nóng)村污水處理項(xiàng)目 內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗毯房灣社某農(nóng)村污水處理項(xiàng)目 內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗召東社某農(nóng)村污水處理項(xiàng)目 內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗納林村某農(nóng)村污水處理項(xiàng)目 內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗福路村某農(nóng)村污水處理項(xiàng)目 內(nèi)蒙古沙圪堵鎮(zhèn)某養(yǎng)老院農(nóng)村污水處理項(xiàng)目 內(nèi)蒙古烏蘭察布市涼城某農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)目 天津?yàn)I海新區(qū)某家具廠生活污水處理項(xiàng)目 天津?yàn)I海新區(qū)某油脂廠“生活污水處理項(xiàng)目 重慶九龍坡區(qū)某村農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)目 以上所有污水處理項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)均執(zhí)行GB18918- 2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》- -級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)   實(shí)際應(yīng)用案例 生物濾池應(yīng)用案例-內(nèi)蒙古烏拉特后旗水廠（12000 m³/d） 項(xiàng)目情況:1）進(jìn)水C/N為0.7~1（進(jìn)水BOD5=70~80 mg/L；TN=70 ~ 100 mg/L），原水碳源無法滿足脫氮需求。 2）氧化溝內(nèi)運(yùn)行工況復(fù)雜且無法調(diào)節(jié)內(nèi)回流比。 3）原有曝氣生物濾池反沖洗頻率高，且脫氮效果差。 改造過程:將原4格生物濾池改造為減氮生物濾池。利用ByeN材料替換原填料，裝填高度1.2 m。 改造步驟：清掏填料、清洗濾頭、整理濾板、淘洗承托層、裝填填料，進(jìn)水啟動(dòng)。 反沖洗管理:降水反沖洗為主（3d/周期），緩解濾頭堵塞，實(shí)現(xiàn)驅(qū)除氮?dú)猓?          氣水反沖洗（15d/周期）后2~3h可恢復(fù)脫氮效果。

近些年來，我國水環(huán)境中的氮素污染問題日益嚴(yán)重，藍(lán)藻爆發(fā)、“水華”、 “赤潮”等水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象頻發(fā)，大量高濃度的低碳氮比氨氮廢水未能得到妥 善處理，已經(jīng)嚴(yán)重影響到我國多種行業(yè)的正常發(fā)展。我國氮素污染問題日益嚴(yán) 重，而傳統(tǒng)脫氮工藝流程長(zhǎng)，氧耗大，反硝化碳源不足，脫氮效果低。 厭氧氨氧化工藝是是近年來新興的含氮廢水處理技術(shù)，是目前最經(jīng)濟(jì)、最 簡(jiǎn)潔的生物脫氮工藝之一，非常適用于低碳氮比廢水的處理。厭氧氨氧化技術(shù) 與傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)相比，它無需曝氣和堿度補(bǔ)償，也無需投加有機(jī)碳源，從 而節(jié)省了大量能源和物料，大幅降低了廢水處理成本。較傳統(tǒng)脫氮工藝，該技 術(shù)可節(jié)省 60%以上的能耗，減少 70%的剩余污泥產(chǎn)量。 

浮游植物在表層獲取光能固定CO2，形成顆粒有機(jī)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(yǎng)細(xì)菌/古菌提供了能量來源。因此，氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌所介導(dǎo)的兩步硝化過程是實(shí)現(xiàn)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(yǎng)固碳，為深海生物圈提供了“新”的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)積累硝氮。由于亞硝氧化菌群研究的長(zhǎng)期滯后，氨氧化和亞硝氧化功能群在深海的協(xié)作關(guān)系始終不明了，因此國際上對(duì)深海硝化菌群支撐的碳（C）−氮（N）耦合機(jī)理（定性）的理解仍極為有限，對(duì)C−N計(jì)量學(xué)關(guān)系（定量）的準(zhǔn)確估算仍是空白。 該研究工作結(jié)合多組學(xué)分析、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位速率及動(dòng)力學(xué)觀測(cè)和模擬，以及生態(tài)系統(tǒng)模型，闡釋了氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)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(tài)學(xué)機(jī)制，建立了硝化菌群支撐的C−N、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的計(jì)量學(xué)關(guān)系，量化了深海硝化過程對(duì)深海生物圈及全球海洋碳循環(huán)的貢獻(xiàn)和影響。該工作為深海物質(zhì)與能量循環(huán)研究提供了新的參數(shù)，對(duì)深入認(rèn)識(shí)深海生物地球化學(xué)過程具有重要意義。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:浮游植物在表層獲取光能固定CO2，形成顆粒有機(jī)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(yǎng)細(xì)菌/古菌提供了能量來源。因此，氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)菌所介導(dǎo)的兩步硝化過程是實(shí)現(xiàn)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(yǎng)固碳，為深海生物圈提供了“新”的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)積累硝氮。由于亞硝氧化菌群研究的長(zhǎng)期滯后，氨氧化和亞硝氧化功能群在深海的協(xié)作關(guān)系始終不明了，因此國際上對(duì)深海硝化菌群支撐的碳（C）?氮（N）耦合機(jī)理（定性）的理解仍極為有限，對(duì)C?N計(jì)量學(xué)關(guān)系（定量）的準(zhǔn)確估算仍是空白。 該研究工作結(jié)合多組學(xué)分析、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位速率及動(dòng)力學(xué)觀測(cè)和模擬，以及生態(tài)系統(tǒng)模型，闡釋了氨氧化古菌和亞硝氧化細(xì)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(tài)學(xué)機(jī)制，建立了硝化菌群支撐的C?N、物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換的計(jì)量學(xué)關(guān)系，量化了深海硝化過程對(duì)深海生物圈及全球海洋碳循環(huán)的貢獻(xiàn)和影響。該工作為深海物質(zhì)與能量循環(huán)研究提供了新的參數(shù)，對(duì)深入認(rèn)識(shí)深海生物地球化學(xué)過程具有重要意義。

該技術(shù) COD 消耗量節(jié)省 40%以上，有效解決了現(xiàn)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(xiàng)技術(shù)，還可靈活應(yīng)用到現(xiàn)有的污水處理工藝中，如連續(xù)流的 A2/O、或續(xù)批式 SBR 工藝等。該技術(shù)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(chǎn)量 50%。此工藝的最大特點(diǎn)是，利用反硝化聚磷菌生物學(xué)特性達(dá)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(jīng)由有機(jī)合成路線制備的稠合苯環(huán)組成的納米片狀材料，其結(jié)構(gòu)可以在有機(jī)合成過程中精確控制，并通過碳譜、氫譜等手段表征。研究團(tuán)隊(duì)以自制的納米石墨烯、商業(yè)化的含氮化合物、鐵鹽和二維石墨烯為前驅(qū)體，經(jīng)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

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