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項目研究背景： 有機硅材料兼具有機硅聚合物和無機聚合物的特性， 因而具有優良的介電性、耐高溫特性、生理惰性、防潮、絕緣、耐氣候老 化等優異性能，被廣泛應用在航空航天、軍用技術、電子電氣工業、紡織 造紙、建筑工業、化學工業、金屬和油漆工業、醫藥醫療等領域，被形象 的譽為 “工業味精 ”。近年來，我國有機硅產品的消費量呈逐年上升的趨勢， 有機硅材料被列為國家重點貴發展的產業之一。 技術原理： 主要對有機硅高沸物和低沸物裂

提出了一種簡便的制備方法，采用苯胺錨定和微波還原等技術手段，得到了完全分散在石墨烯上的鉑原子位點。這些分散的鉑原子位點最大限度地利用了鉑的催化性能，從而大大降低了鉑的用量，顯著提高了鉑的質量活性。實驗結果表明，在鉑的用量降低到商業鉑碳催化劑的1/50的條件下，仍然能達到商業鉑碳催化劑的性能。同時，苯胺錨定可以防止鉑原子在催化過程中聚集，從而提高了催化劑的穩定性。 在對鉑單原子催化劑的研

人類在發展過程中目前面臨能源危機和環境污染雙重壓力。在能源消費方面，目前世界能源消耗91%的是一次性礦物燃料能源，但礦物燃料是有限的，不可能成為人類的永久性能源。因此尋找可替代化石能源的新能源是人類可持續發展的必由之路。 據估計，全世界每年由光合作用而固定的碳達2×1011 噸，含能量達3×1018 千焦，可開發的能源約相當于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物質約為1700 億噸，而目前將其作為能源來利用的僅為13 億噸，約占其總產量的0.76％，生物質資源開發利用潛力巨大。據測算，我國擁有的生物質能資源為50 億噸左右，是我國目前總能耗的4 倍左右[5]。生物質資源雖然豐富，但由于保存和轉化的技術落后導致生物質資源浪費嚴重，如秸稈等農業廢棄物在田間焚燒，林業產品加工產生的木屑、鋸末等被直接丟棄，食品加工的殼、皮等被當作垃圾填埋，這不僅污染了環境，還造成了生物質資源的巨大浪費 利用生物質制備炭材料，在能源領域利用可以直接作為燃料使用，可以避免生物質原料本身能量密度低、體積龐大難于運輸等弊端，同時相對于燃煤可以減少硫排放，從而減少對環境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的場合才使用，目前生物質炭在能源方面主要作為高端的燃料電池正極材料。另一方面生物質炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面積、發達的孔隙結構以及較好的化學穩定性和機械強度，在環保領域對重金屬良好的吸附性能，因此對重金屬廢水處理及土壤恢復與改良具有巨大的應用潛力[8-14]。 由于傳統工藝制造活性炭成本高，因此限制了其應用范圍。如何最大限度降低制造成本是科研工作必須努力的方向。 生物質炭的制備方法主要分為：熱分解法，微波炭化法，水熱炭化法。熱分解炭化法是目前制備生物質炭的主要方法，熱分解制備生物質炭是在隔絕空氣條件下生物質的高溫裂解成炭，一般需要炭化與活化兩個過程且二者可分步或同步進行。首先炭化過程是在300 –1000 0C下使生物質中分子鏈中C-O、C-C鍵斷裂成炭，隨著溫度的升高, 生物質炭的產量降低, 含碳量逐漸增加。活化的目的是利用氣體或化學物質改變炭化料的內部結構, 擴大孔體積, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸氣、空氣、CO2進行活化；化學活化則采用化學物質如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物質炭產品。熱分解法的缺點在于反應時間長，反應耗能大，傳熱效率低和反應原料加熱不均勻等。微波炭化法則是通過被加熱體內部偶極分子的高頻往復運動，使分子間相互碰撞產生大量摩擦熱量，繼而使物料內外部同時快速均勻升溫從而達到裂解及炭化的目的。微波加熱具有操作簡單、升溫速率快、反應效率高、可選擇性均勻加熱等優點。生物質通過微波炭化處理其活性炭得率較高(一般達到40%左右)且表面積大。但微波炭化的不足在于物料的反應溫度不能精確控制，過量的微波輻射將對人體健康有損害且工業化放大過程比較困難。水熱炭化法是在一定溫度(一般200 ℃)和壓強（下將水熱反應釜內的生物質( 碳水化合物、有機分子和廢棄生物質等) 、催化劑和水進行加熱，實現對生物質炭化的過程。水熱炭化一般制得的生物質表面積小一般500m2/g以下，同時反應時間長，因此生產成本較高。 總之制備生物質炭材料具有豐富的原料來源，同時在能源及環境方面具有廣闊的應用前景，尤其在重金屬污染治理及土壤恢復及改良前景更為廣闊。但目前生物質轉化為炭流程長，分解溫度高，造成生產成本高而致使生物質的利用率低。如何更高效、成本更低廉實現生物質的炭轉化，無論對于人類能源結構優化及環境保護均有十分重要的現實意義。 本項目提出了一種酸催化裂解炭化生物質原料的方法，采用酸催化直接將生物質分解及炭化，并在低溫下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 過程，吸收炭化及活化過程蒸發的酸及液態有機物，酸進行循環利用，實現生物質炭材料綠色制備。由此可以制備出生物質炭材料比表面在1000m2/g以上，得率達到50%以上，從而降低生物質炭的制造成本，拓寬其應用范圍。二．技術路線酸催化生產技術路線見下圖，生物質粉碎后，采用一定酸浸濕潤，干燥后進行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷卻，炭化活化過程進行酸回收并返回使用，炭化完全后冷卻，加粘結劑壓塊便得到生物質炭。  圖1 酸催化制備生物質炭工藝流程三．技術開發內容及指標技術開發內容生物質原料的篩選及酸種類的篩選溫度、時間工藝參數的優化；粘結劑的選擇與添加工藝確定日處理1噸中試放大設備選擇與設計；技術指標生物質炭得率大于50%；生物質炭的碳含量高于80%；生物質炭燃燒后的灰分小于5%；生物質炭材料比表面在1000m2/g以上。四．經濟效益初步分析生物質炭售價按3000元/噸計算，原材料及處理成本約1500元/噸；按年生產1萬噸計算，年效益為=（3000-1500）x10000=1500萬元。 本項目作為生物質炭新工藝相對于傳統工藝，大幅度提高了生物質炭的轉化效率及降低了生產成本，因此經濟效益非常顯著，如果作為活性炭使用效益更加顯著。同時具有很好的推廣前景。

本發明涉及一種催化分解磷石膏的方法。其技術方案是：按磷石膏和炭化稻殼的質量比為(20——1)︰1，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料。再將所述的混合料放入管式爐中，在600——900℃條件下進行催化分解反應，反應時間為60——180min，反應得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應得到的固體產物為活性石灰、或為硅酸鈣、或為活性石灰和硅酸鈣。其中：所述磷石膏的粒度為0.175——0.043mm，磷石膏的CaSO4為70——95wt%；所述炭化稻殼的粒度為0.175——0.043mm，炭化稻殼中：C為10——80wt%，SiO2為19——89wt%。本發明不僅能有效降低反應溫度、加快反應速度、減少能耗和降低生產成本，且能實現對固體產物成分的精確控制。 （注：本項目發布于2014年）

全球每年廢石油加氫催化劑的產量約 15~17 萬噸，其中富含鉬、鎢、鈷、鎳、釩等戰略金屬。本團隊研發了廢催化劑中油的高效脫除與回收技術，實現廢催化劑中高含量油的資源化利用。開發廢催化劑火法還原熔煉富集金屬-多金屬锍濕法提取技術，突破廢催化劑組分復雜、有價金屬難以提取的難題。基于元素的地球化學成礦原理，開發催化劑浸出液中鎢、鉬、釩的高效分離技術。通過上述技術的耦合，形成廢石油加氫催化劑資源化利用技術集成。 通過本技術，廢加氫催化劑中油的脫除率大于 80%，并以有機油和可燃性氣體形式回收。催化劑中 Ni、Co、Mo、W、V 總回收率大于 90%，其中，鎳以硫酸鎳產出、鈷以硫酸鈷產出、釩以釩酸銨產出、鎢鉬以混合鹽產出。所產生的廢渣達到無害化標準，煙氣經處理后可達標排放。

隨著我國汽車工業的快速發展，汽車產量和保有量迅速增加，汽車尾氣排放給城市空氣造成的污染日益嚴重。控制汽車尾氣污染的最有效途徑是降低單車排放量，安裝汽車尾氣凈化催化劑是目前最有效的方法之一，其關鍵是高效汽車尾氣凈化催化劑的開發。根據汽車工業和燃油品質的發展趨勢，我們對汽車尾氣凈化的關鍵催化反應、凈化催化劑的組成、稀土與（非）貴金屬組分的相互作用等方面開展了廣泛的應用基礎研究，采用氧化共沉淀法、尿素水熱法、反相微乳液法等制備了高穩定性與高儲放氧性能的稀土基儲氧材料；采用纖維素模板法和反相微乳液法等制備了大表面積和高熱穩定性的氧化鋁基復合氧化物；為了降低凈化催化劑的成本，充分結合我國豐富的稀土資源，開展了"稀土－非貴金屬－微量貴金屬"的催化劑設計方案，使催化劑的成本明顯下降；發展了整體式催化劑的制備方法，形成了一次涂覆可制備出均質、穩定的整體式催化劑的專有技術；解決了從實驗室研究到工業化生產的工程化問題，在多家企業實現了工業化生產，產生了顯著的經濟效益和社會效益。使用本技術生產的汽車尾氣三效催化凈化器后，汽車尾氣的排放可達到歐－Ⅳ排放標準，同時核心技術在工業源有毒有害污染物的催化凈化和天然氣催化燃燒中得到了廣泛應用，取得了很好的應用效果。 本項目申請了10項中國發明專利（已授權6項）和2項國際發明專利，2005年獲第七屆上海國際工業博覽會創新獎，2006年獲上海市技術發明一等獎，2009年獲國家科技進步二等獎。

開發了一種新型層狀復合型加氫脫硫催化劑。將活性離子通過靜電相互作用均勻地分散到有機改性的層狀粘土材料的層狀結構中，通過吸附、浸漬、干燥、擠出成型，再經焙燒、硫化處理制備得到鎳鉬鎢復合硫化物納米顆粒均勻分散地在粘土的層狀結構中，形成層狀復合型加氫脫硫催化劑。該新型、高效的加氫脫硫催化劑，脫硫效率高達99%以上，同時具有很好的催化穩定性，特別適用于石油產品中硫的脫除。

本成果針對燃料電池催化劑長時間運行過程中因碳載體腐蝕、Pt 溶解、遷移團聚長大及Pt中毒等原因而逐漸退化的技術難題，發展了多種提高 燃料電池催化劑穩定性和活性的新方法、新技術，研制出了一系列低成本、高性 能、長壽命燃料電池催化劑。目前，該項目已經具有完全自主知識產權，所開發的燃料電池催化劑已經完全能夠滿足動力電池的性能要求，屬于國際一流國內領 軍的高科技技術。

環境污染和能源短缺已成為當今世界面臨的最主要危機，人們不斷探究治理環境和開發可再生能源的新方法。于1972年，Fujishima和Honda報道采用TiO2光電極和鉑電極組成光電化學體系使水分解為氫氣和氧氣，從而開辟了半導體催化這一新的研究領域。近些年，將有機污染物降解已經成為能源環境科學領域的研究熱點。該研究對于治理水污染，保護水環境具有重要的科學意義。 主要通過化學方法可控的調控可見光催化材料納米晶體的尺寸和形貌，合成具有規則形貌和特定裸露晶面的可見光催化材料（例如納米棒、納米帶、納米片、納米八面體和納米六面體等），并在此基礎上進一步優化能級能帶結構,同時探究催化劑不同晶面上光生載流子的分離行為、氧化還原能力以及催化活性的選擇性等獨特性質，深入結合理論模擬計算，研究不同形貌的催化劑的裸露晶面上光生載流子的行為和表面/界面微觀反應機制。為了深入研究太陽能-化學能轉化過程中的關鍵科學問題，構筑一種新型的具有特定結構和功能的MnxV2O5+x（x=1、2或3）基可見光催化材料，在不添加任何貴金屬元素的情況下，Mn3V2O8修飾的V2O5/g-C3N4異質結構在可見光照射下表現出明顯的光催化活性，比V2O5/g-C3N4異質結構高出近3倍。由于V2O5和g-C3N4之間的Z-方案路徑促進了載流子的分離，因此具有優異的可見光催化活性。

（專利號：ZL 201510680435.X） 簡介：本發明公開了一種負載型Au?Pd/mpg?C3N4納米催化劑催化甲酸脫氫的方法，屬于化學化工技術領域。本發明將制備好的負載型Au?Pd/mpg?C3N4納米催化劑置于反應器中，將反應器置于油浴中升至一定溫度，接著將甲酸和甲酸鈉混合液加入反應器中進行反應，生成的氫氣采用排水法收集。所述Au?Pd/mpg?C3N4納米催化劑是采用Au、Pd和去離子水按照一定摩爾比配置，將載體mpg?C3N4加入上述溶液中，向混合液中添加還原劑，經過濾、干燥后制得。與傳統的負載型催化劑不同的是：根據本發明，調節催化劑中金屬金、鈀的含量及mpg?C3N4含量就可以制得用于甲酸脫氫制氫氣的高活性、高選擇性負載型Au?Pd/mpg?C3N4納米催化劑。