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課題組設(shè)計合成片狀二維KNbO 3

 針對目前日趨小型化的各種民用與軍用微電子產(chǎn)品對高能量密度便攜式電源系統(tǒng)的需求，開展新型清潔能源的研究尤為重要。納米催化燃燒發(fā)電技術(shù)使得燃料可以充分燃燒，無需點火過程，無需任何機械運動部件就可以在納米尺度下將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能。燃燒所釋放的能量，其單位質(zhì)量輸出的功率是傳統(tǒng)使用的化學電池的幾十倍，從而大大提高了能源利用率，更重要的是此反應(yīng)的生成物是無毒的二氧化碳和水，是一種全新的燃燒方式。此發(fā)明已經(jīng)獲得了美國發(fā)明專利“Solid state transport-based thermoelectric converter”,US 7696668。已經(jīng)首創(chuàng)完成了第一代NanoEPower的結(jié)構(gòu)測試和芯片的設(shè)計制造，在一塊郵票大小的硅片上集成了上千個微米級發(fā)電單元，納米催化低溫燃燒發(fā)電的概念已經(jīng)完成了實驗室原理驗證。該項目得到了科技部、上海市科委、云南省科委等多家單位支持, 可以應(yīng)用在芯片級納米催化燃燒發(fā)電系統(tǒng)上。

本發(fā)明涉及一種基于離子選擇性電極的農(nóng)田硝態(tài)氮檢測方法和系統(tǒng)，該方法包括：檢測不同濃度的標準樣本溶液在不同溫度下的第一響應(yīng)電勢和第二響應(yīng)電勢；根據(jù)各個濃度的標準樣本溶液在各個溫度下的第一響應(yīng)電勢和第二響應(yīng)電勢，建立檢測模型；檢測所述待檢測土壤浸提液在農(nóng)田環(huán)境溫度下的第一響應(yīng)電勢和第二響應(yīng)電勢；利用所述檢測模型計算所述土壤浸提液的硝酸根離子濃度；根據(jù)土壤浸提液的硝酸根離子濃度確定待檢測土壤的硝態(tài)氮含量。本發(fā)明所建立的檢測模型不僅考慮了共存離子氯離子對硝酸根離子電極的影響，而且還考慮了溫度對離子選擇性電極的影響，因此相對于傳統(tǒng)的檢測方法，可以大大提高土壤硝態(tài)氮的檢測準確率。

環(huán)氧苯乙烷作為一種重要的化工中間體被廣泛應(yīng)用于化工與醫(yī)藥生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域，傳統(tǒng)的制備方法——鹵醇法在生產(chǎn)過程中環(huán)境污 染嚴重、對原料的利用率不高，導致生產(chǎn)成本居高不下。隨著整個社會環(huán)保意識的不斷增強，綠色化學日益受到重視。在催化苯乙烯環(huán)氧化反應(yīng)的研究過程中，開發(fā)高效、低污染、低能耗、環(huán)境友好的催化劑一直是研究的主要方向。雖然在許多研究人員的不懈努力下，催化劑的研究取得了可喜的進展，但是現(xiàn)有的催化劑還存在著一些缺陷， 新型高效催化劑的研發(fā)仍然是當前研究的熱點之一。我們發(fā)現(xiàn)將普魯士藍類配合物用于催化苯乙烯

技術(shù)簡介： 催化精餾技術(shù)在一個設(shè)備內(nèi)整合催化反應(yīng)與精餾分離，在催化反應(yīng)進行的同 時，通過精餾過程把產(chǎn)物從體系中分離，推動反應(yīng)平衡向右移動。它適用于需要 催化劑進行均相或非均相催化來提高反應(yīng)速率,且反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率和催化劑的選 擇性通常達不到 100%的情況。 天津大學開發(fā)的新型催化精餾規(guī)整填料技術(shù)，在實現(xiàn)催化精餾耦合過程的同 時，可有效提升設(shè)備的通量以及催化劑的裝填量，并降低壓降。相比于傳統(tǒng)的催 32天津大學科技成果選編 化精餾填料，可提升通量 50%以上。填料內(nèi)部的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計可有效提升氣液固 三相的傳質(zhì)，促進物料在催化劑內(nèi)部的擴散，大大提升了反應(yīng)效率和分離效率。 目前該技術(shù)已經(jīng)在石化行業(yè)中的輕汽油醚化，MTBE，叔丁醇脫水，碳四加氫異 構(gòu)化等工藝中得到了應(yīng)用。 應(yīng)用前景分析： 催化精餾最早應(yīng)用于甲基叔丁基醚(MTBE)和乙基叔丁基醚(ETBE)等合成工 藝中，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于包括酯化、醚化、異構(gòu)化、烷基化、疊合過程、烯烴選擇 性加氫、氧化脫氫、碳一化學、水解、酯交換和其他反應(yīng)過程等多種平衡反應(yīng)。 化工行業(yè)中有著巨大的市場需求，且由于催化劑的活性問題，每三年即需要更換 一次，因此該需求有較好的持續(xù)性。傳統(tǒng)捆扎包式催化精餾填料存在通量小，壓 降大，易發(fā)生偏流和短路，分離和反應(yīng)效率低等問題。新型崔化精餾規(guī)整填料技 術(shù)完美的解決了上述問題，目前，該填料已經(jīng)在多個工藝上成功工業(yè)化應(yīng)用，為 企業(yè)節(jié)約了大量的投資費用和操作成本，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率等也有明顯提升。 經(jīng)濟效益預(yù)測： 相比于傳統(tǒng)的捆扎包式的催化精餾填料，該新型催化精餾填料技術(shù)可提升通 量 50%以上，節(jié)約固定設(shè)備初投資 30%以上，節(jié)約操作費用 30%以上。相比于 傳統(tǒng)的先反應(yīng)再分離的技術(shù)，可節(jié)約設(shè)備初投資 50%以上，節(jié)約操作費用 50% 以上。 技術(shù)成熟度:產(chǎn)業(yè)化項目

質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)具有能量轉(zhuǎn)換效率高和環(huán)境友好等優(yōu)點， 是電動汽車的理想動力源。但燃料電池電動汽車(FCV)的商業(yè)化，必須解決基 于碳載鉗(Pt/C)催化劑FCV的高成本問題。 自2009年美國科學家在Science雜志報道氮參雜碳納米管(NC)具有潛在 的氧還原(0RR)催化活性以來，化學家與材料科學家一直在探尋如何進一步 提高NC材料的0RR催化活性的方法，以代替目前燃料電池發(fā)動機中的Pt/C催化劑。因此，我們的研究團隊基于氮參雜石墨烯(NG)材料，在國際上首次通過 “NG分子結(jié)構(gòu)一NG電導率一0RR催化活性”的關(guān)聯(lián)，找到了該科學難題的突破 點.我們在分子結(jié)構(gòu)模擬的基礎(chǔ)上，認識到三種氮參雜NG材料中，既唳型和既 咯型具有二維平面結(jié)構(gòu)，使NG保持了石墨烯原有的平面共輾大兀鍵結(jié)構(gòu)，具 有良好的導電性，因而具有優(yōu)異的0RR催化活性；而丁基型NG為三維空間不 平整結(jié)構(gòu)，破壞了石墨烯原有的二維平面共巍大e鍵結(jié)構(gòu)，導電性差，因而0RR 催化活性低。因此，有效的氮參雜應(yīng)以唬唳型和唬咯型為主，盡可能減少甚至 杜絕丁基型NG的形成。我們利用層狀材料(LM)的層間限域效應(yīng)，通過調(diào)制LM 層間距，在LM層間插入苯胺單體，層間聚合，然后熱解的方法，獲得平面氮參雜 達90%以上的NG材料。其催化0RR的半波電位僅比Pt/C催化劑落后60mV,是傳 統(tǒng)方法下獲得的NG材料0RR催化活性的54倍，以該材料為正極催化劑的質(zhì)子 交換膜燃料電池的輸出功率達580mW/cm ,與Pt/C催化劑的0RR活性處于同一 個數(shù)量級，為世界領(lǐng)先水平。我們開發(fā)的此類新型NG材料已經(jīng)具備了在燃料 電池發(fā)動機中完全替代Pt/C催化劑的可能性。LM層間近乎封閉的扁平反應(yīng)空間 不僅克服了傳統(tǒng)開放體系下合成的NG以丁基型為主，導電性差，活性低的弊病， 而且也克服了開放體系下因摻N效率低而導致合成NG成本高的問題。該研究成 果意味著，長期困擾燃料電池實用化的高成本問題將不再是瓶頸問題。

成果簡介： 構(gòu)筑碳-碳鍵的烯烴鏈式聚合和生成碳-雜鍵的環(huán)狀單體開環(huán)聚合，有賴過渡金屬配合物催化的發(fā)現(xiàn)而取得卓越成就。然而，金屬催化大多基于路易斯酸（金屬原子空d軌道）作用。探索有機分子催化的聚合體系，可以拓展更多催化和聚合反應(yīng)模式，揭示涵蓋路易斯酸、堿，布朗斯特酸、堿，和氫鍵（及其他弱）作用的，多樣性和多功能協(xié)同的催化聚合新范式。發(fā)現(xiàn)新聚合反應(yīng)，創(chuàng)制新型

采用綠色氧化劑空氣、氧氣和雙氧水等，將芳甲基直接氧化物芳香醇、醛和酸，反應(yīng)具有較好的選擇性，催化劑價格便宜，容易回收。反應(yīng)條件簡單、容易控制。

該項目為“十五”國家 863 計劃課題成果。針對難降解工業(yè)廢水濃度高、色度大、 有毒有害的特點，開發(fā)出催化鐵、催化鋁等內(nèi)電解方法，經(jīng)處理后廢水的可生化性大大 改善、色度降低，且產(chǎn)生的鐵離子等起到混凝作用，強化了后續(xù)好氧生物處理工藝。對 一般化工區(qū)混合廢水采用該方法預(yù)處理、再經(jīng)通常的生物處理工藝，出水可以達到二級 排放標準。