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一種新型傅克烷基化固體酸催化劑
Friedel-Crafts反應是有機合成中經典的對芳環上進行衍生的反應，包括烷基化和酰基化反應。通常，Friedel-Crafts烷基化反應所用溶劑為石油醚、苯、氯苯等有機溶劑，在Lewis酸或Brønsted酸的催化下進行反應。目前工業上仍普遍使用AlC13等傳統均相催化劑。但傳統的烷基化反應，無論從催化劑還是到終產物都會產生酸性氣體HCl，不僅使得反應的原子經濟性低，而且嚴重腐蝕設備、污染環境，催化劑也會大量消耗、難以回收，從根源上使烷基化反應綠色化的工藝開發具有重要的理論和現實意義。
本成果采用固體酸綠色催化工藝，實現多種芳香化合物的傅克烷基化與酰基化反應，催化劑為改性粘土類固體酸催化劑，催化效率高、重復性良好且成本低廉。
傳統AlC13等傳統均相催化劑，催化劑或產物中會有強腐蝕性HCl的生成，對環境污染嚴重，不符合綠色化學的要求，對生產設備造成腐蝕。本成果以固體酸催化能夠實現多種傅克烷基化及酰基化反應，產率高，催化劑易于回收且重復使用性良好。一烷基化產物收率達95%，可提供釜式反應與固定床連續反應兩種工藝參數。
南京工業大學
2021-01-12
基于金屬氧化物的復合半導體光催化劑
將納米級尺寸石墨烯量子點修飾到超薄ZnO納米片表面，同樣可大大提高ZnO納米片的光催化性能，結果如下圖所示，這主要歸因于石墨烯量子點與ZnO納米片形成p-n結，促進光生載流子的分離效率。
此外，將 N 摻雜石墨烯量子點與 TiO2 納米片復合，構筑高效可見光催化劑，
可
上海理工大學
2021-01-12
高效生物催化合成煙酸關鍵技術研發及產業化
煙酸又稱維生素 PP 或維生素 B3，是人體必需的 13 種維生素之一，作為藥物中間體及飼料或食品添加劑具有廣闊的國內外市場，全球煙酸市場在 8 萬噸以上，目前主要采用化學法生產。
本項目打通了生物轉化 3-氰基吡啶制備煙酸的工藝路線，建成了國際上首條煙酸生物法生產線，技術水平達到國際領先。項目獲得了自主知識產權菌種、建立了腈水解酶的高效表達和系統改造技術、構建了固定化和高濃度轉化體系；腈水解酶發酵酶活及煙酸轉化產量均為目前國際報道的最高水平。已建成年產2000 噸煙酸生物法生產線，相比傳統化學合成工藝節約能耗 30%以上，降低污染物排放 70%以上。在 Catal Sci Tech，ChemCatChem，Crit Rev Biotechnol 等國內外期刊發表論文 20 余篇，1 篇入選BioMed 數據庫 Highly accessed 論文；213受邀合編英文專著 1 部；申報國家發明專利 15 項，其中已授權 9項。
江南大學
2021-04-13
基于復雜煤質條件的脫硝催化劑配方及制備技術
授權專利《一種添加SiO的脫硝催化劑及其制備方法》通過共沉淀法制備 TiO-SiO復合載體，一步浸漬法負載V0和W0,再經過焙燒得到的催化劑具有低 溫脫硝率高、能夠明顯增加催化劑整體的機械強度和抗磨損性等特點，采用硅溶 膠作為SiO硅源不僅成本低廉，在實際生產過程中可以很好地改善其加工、擠出、 成型等工序的機械性能。
授權專利《一種具有抗硫氧化特性的脫硝催化劑及其制備方法》包括浸 漬液的制備、活性組分的負載和焙燒三個步驟；該發明中的脫硝催化劑由于加 入了 BaO改性，使該改性后的脫硝催化劑具有良好的孔隙結構，酸性中心位置沒 有明顯變化,催化劑表面的S0的氧化反應得到了抑制，并可保證N0的脫除率在 95%以上，該發明適用于我國燃煤含硫量高的特點，有利地提高了催化劑的使用 壽命,降低煙氣脫硝成本。
市場及經濟效益分析：
以上兩項發明的原料價格低廉且來源豐富，生產制備工序簡潔，批量生 產可行性高，具有一定的市場價值。
重慶大學
2021-04-11
開發基于MXene的新型光催化劑實現安全空氣消毒
新冠疫情的爆發，使人們對空氣消毒日益重視。其中，紫外輻射是一種常見的空氣消毒技術。然而，在實際的消毒過程中，微生物往往存在“復活”現象，從而大大影響了消毒效果。 近日，天津大學王燦教授團隊提出了一種基于單層Ti3C2Tx（MXene）和暴露{001}晶面的TiO2的新型光催化劑，提高了光催化活性，取得了更高的消毒效率。該研究對前體MAX相蝕刻、插層、超聲剝層，制備單層Ti3C2Tx納米片，即MXene；通過水熱法并同時調控TiO2晶面，合成光催化劑MXene/{001}TiO2，浸漬涂覆于聚氨酯（PU）海綿。 在此基礎上，該研究將涂覆TiO2/MXene的PU海綿填充入連續流光催化反應器，用于動態的空氣消毒，發現相比于傳統的紫外消毒技術顯著提高了對空氣微生物的滅活效率。該研究進一步探究了紫外/光催化消毒后的空氣微生物在有光（光復活）和無光（暗修復）條件下的復活情況，結果表明，與單獨紫外消毒相比，經過光催化滅活的空氣微生物基本無暗修復現象，在可見光下細菌濃度甚至呈現持續下降趨勢。進一步對滅活機理的研究發現，紫外線通過作用于細胞DNA生成嘧啶二聚體滅活細菌，該損傷可在一定波長的可見光下被修復，細菌復活；而光催化的加入產生了活性氧自由基，對細菌的細胞結構造成了不可逆的損傷，這類損傷難以修復。因此，基于該研究中合成的新型光催化劑，可以達到更高的空氣消毒效率，同時實現更徹底的消毒效果。相關的技術成果可以應用于因新冠疫情感染場所的空氣消毒。
天津大學
2021-02-01
基于天然纖維素制備高效率氧氣還原催化劑
氧氣還原反應是燃料電池中最常見的陰極反應，即氧氣通過四電子過程結合電子和質子轉化為水。
氧氣還原催化劑是燃料電池陰極至關重要的組成部分，其性能的好壞直接決定于最終電池的性能。鉑（Pt）是最常用的一種高效的氧氣還原反應催化劑。然而，由于Pt的價格非常昂貴，給電池帶來非常高的成本。而近年來，開發的基于雜元素摻雜的碳納米材料，盡管成本比Pt低，但是其制備過程相對較復雜，難以實現規模化生產。
而對于電池的發展，低成本和高性能是永恒追求的目標。本成果提供了一種超低成本、高效率氧氣還原催化劑的制備方法。該方法以天然纖維素為原材料，具有成本低、制備簡單等優點，所制備的氧氣還原催化劑在0.1M KOH中的氧氣還原催化電流高于常用的20wt% Pt/C催化劑。
江西師范大學
2021-05-05
開發基于MXene的新型光催化劑實現安全空氣消毒
項目成果/簡介:新冠疫情的爆發，使人們對空氣消毒日益重視。其中，紫外輻射是一種常見的空氣消毒技術。然而，在實際的消毒過程中，微生物往往存在“復活”現象，從而大大影響了消毒效果。 近日，天津大學王燦教授團隊提出了一種基于單層Ti3C2Tx（MXene）和暴露{001}晶面的TiO2的新型光催化劑，提高了光催化活性，取得了更高的消毒效率。該研究對前體MAX相蝕刻、插層、超聲剝層，制備單層Ti3C2Tx納米片，即MXene；通過水熱法并同時調控TiO2晶面，合成光催化劑MXene/{001}TiO2，浸漬涂覆于聚氨酯（PU）海綿。 在此基礎上，該研究將涂覆TiO2/MXene的PU海綿填充入連續流光催化反應器，用于動態的空氣消毒，發現相比于傳統的紫外消毒技術顯著提高了對空氣微生物的滅活效率。該研究進一步探究了紫外/光催化消毒后的空氣微生物在有光（光復活）和無光（暗修復）條件下的復活情況，結果表明，與單獨紫外消毒相比，經過光催化滅活的空氣微生物基本無暗修復現象，在可見光下細菌濃度甚至呈現持續下降趨勢。進一步對滅活機理的研究發現，紫外線通過作用于細胞DNA生成嘧啶二聚體滅活細菌，該損傷可在一定波長的可見光下被修復，細菌復活；而光催化的加入產生了活性氧自由基，對細菌的細胞結構造成了不可逆的損傷，這類損傷難以修復。因此，基于該研究中合成的新型光催化劑，可以達到更高的空氣消毒效率，同時實現更徹底的消毒效果。相關的技術成果可以應用于因新冠疫情感染場所的空氣消毒。
天津大學
2021-04-11
二維鈣鈦礦納米材料用于光催化降解黑臭水體
產品服務:焦化廠外排廢水含高濃度有毒、難降解的氰化物、COD及氨氮稱為焦化廢水，是一種較難處理的有機廢水，傳統處理方法后無法達標。隨著國家對環保問題的的日益重視以及國民環保意識的不斷提高，廢水的排放標準也變得更為嚴格。各國學者經過不斷的探索研究出了一些新的焦化廢水處理技術，如：電化學氧化技術、光催化氧化技術、膜技術等。這些技術對焦化廢水中的污染物處理的較為徹底且不會產生二次污染，但是這些技術投資成本和運行成本較高并且很多仍處于理論研究和實驗室研究階段，較難實現大規模工業化應用。項目優勢:本研究以鐵基的納米材料制備電極具有單個優點：高效降解焦化廢水，高的使用壽命；低的處理成本。 市場概況:發展規劃： 本團隊計劃創立集特色催化劑和配套設備為一體的納米電催化工藝，以去除焦化廢水中的難降解污染物為主要目標，同時實現脫色、除臭和凈化水體的目標。經營目標是以上海環保公司為依托，對于他們在工程應用中的水處理需求，公司為其提供相應的環保咨詢和先進的水處理產品，互利共贏。與此同時也要逐步提高產品品牌的市場認可度以及品牌效應。 商業模式:盈利模式： 前期以Fe基納米電極與配套電催化設備的批量生產和銷售為主，在產品推廣到一定階段后，以實際廢水處理工程項目承包運營為主。
同濟大學
2021-04-10
高活性固體酸催化高酸值油脂制備生物柴油的綠色合成工藝
成果描述：生物柴油是一種極具應用前景的生物質潔凈能源，世界各國都極其重視其發展，并在政策和稅收等方面給予了極大的扶持。由于需以精制后的動植物油為原料，其生產成本過高而導致生物柴油的推廣應用受阻。若以煎炸費油、地溝油等為原料制備生物柴油，則可以大大降低生產成本。但由于煎炸廢油、地溝油等原料的酸值很高，必須經過硫酸催化預酯化降低酸值后，才能采用傳統的堿催化酯交換方法制備生物柴油。這個工藝同時存在著硫酸對反應器的腐蝕、大量含酸廢水排放污染水環境、催化劑與產物分離困難、催化劑不可重復使用等弊端。采用非均相固體酸催化劑則可以克服這些問題，并且是一種綠色環保的工藝。 采用酸改性的固體酸催化劑，對高酸值棕櫚油酯化反應制備生物柴油表現出很好的催化活性。固體酸在醇油比9:1、催化劑用量7 wt%、65 oC條件下，催化棕櫚油的甲酯化反應時間2 h，產物的甲酯含量和甲酯收率分別可達96.3%和93.2%。制備了有添加劑的SZMN型固體酸，對脂肪酸的酯化反應表現出高活性和高穩定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化劑用量10 wt.%、反應時間4h，油酸轉化率可達98.5%。最優反應條件下，SZMN固體酸在重復使用6次后認可保持約96%的油酸轉化率。市場前景分析：該項技術可應用于生物柴油生產企業，尤其適用于從低成本高酸值油脂原料（如煎炸廢油、地溝油、棕櫚油等）生產生物柴油。使用該項技術，可以降低用于處理含酸、堿廢水的成本，使生產過程更容易達到環評要求。與同類成果相比的優勢分析：催化劑活性評價： 65 °C、醇酸比9:1、催化劑用量7~10 wt.%、反應時間2~4h，脂肪酸轉化率 > 90 %。 催化劑穩定性評價： 65 °C、醇酸比9:1、催化劑用量7~10 wt.%、反應時間2~4h，重復使用6次，仍可保持 > 90 %的脂肪酸轉化率。 生物柴油產品評價： 產品酸值 < 1 mgKOH/g。
四川大學
2021-04-10
無金屬催化劑的單室微生物燃料電池
本發明涉及一種燃料電池,旨在提供一種無金屬催化劑的單室微生物燃料電池。該電池包括電池殼體、陰極、陽極,其電解液為充裝于電池殼體內的含有有機物的水,所述陽極為由鈦絲和活性炭纖維纏繞制成的鈦芯碳纖維刷;所述陰極為兩面分別涂覆了擴散層和催化層的碳布或不銹鋼網,擴散層與空氣接觸,催化層與電解液接觸。本發明的陰極由多層擴散層和催化層構成,降低水的蒸發流失,提高了電極的穩定性。陰極一側直接面對空氣,氧氣直接擴散到達陰極催化表面,無需外加供氣裝置和動力,大大降低了運行成本和穩定性。陰極催化材料是來源廣泛、價格低廉的活性炭,不含任何金屬催化劑,大大降低構造成本。具有結構簡單、成本低、易于擴大化的特點。
浙江大學
2021-04-11