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合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展具有舉足輕重的作用。目前，每年全球氨產(chǎn)量已超過億噸，其中大部分用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以解決糧食與溫飽問題，其它部分用作重要的工業(yè)原料。此外，氨還具有含氫量高（質(zhì)量比達(dá)17.6%）、易液化等優(yōu)點(diǎn)，有望成為重要的清潔儲氫與儲能材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于氮?dú)夥肿臃浅７€(wěn)定且難以活化，溫和條件下合成氨反應(yīng)難以迅速進(jìn)行。工業(yè)上廣泛采用的Haber-Bosch方法通過高溫高壓（300–500攝氏度，100–200個大氣壓）等苛刻條件來促使高純氫氣和氮?dú)庠阼F基催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)生成氨，其能量和氫氣都來自于化石燃料（如甲烷等），表現(xiàn)出高能耗、高化石燃料消耗和高二氧化碳排放等缺點(diǎn)。合成氨工業(yè)消耗全球每年3–5%的甲烷與1–2%的能源供給，并產(chǎn)生1.6%的二氧化碳排放。尋找合適的綠色替代方案，在溫和條件下實(shí)現(xiàn)高效、低能耗、低排放合成氨，成為亟待解決的科學(xué)挑戰(zhàn)。 電催化氮還原反應(yīng)（總反應(yīng)為N2 + 3H2O ? 2NH3 + 1.5O2）提供了一種可持續(xù)合成氨的新路徑。該反應(yīng)在常溫常壓下即可進(jìn)行，以大量易得的水與氮?dú)猓諝猓┳鳛榉磻?yīng)原料，以可持續(xù)能源（太陽能，風(fēng)能等）產(chǎn)生的電能作為能量來源，即可實(shí)現(xiàn)“零排放”合成氨。因此，不論是作為傳統(tǒng)Haber-Bosch方法的潛在替代者還是作為新型清潔能源體系的重要組成部分，電化學(xué)合成氨技術(shù)都具有極大的發(fā)展?jié)摿εc廣闊的應(yīng)用前景。 然而，電化學(xué)合成氨技術(shù)仍面臨重大挑戰(zhàn)，其發(fā)展嚴(yán)重受制于現(xiàn)有催化劑非常低下的選擇性與活性。若要將該技術(shù)實(shí)用化，就必須同時大幅提升催化劑的選擇性與活性。然而，現(xiàn)有研究經(jīng)驗(yàn)與理論表明，該反應(yīng)催化劑普遍面臨嚴(yán)重的“選擇性-活性”兩難問題：具有理論高活性的催化劑通常會導(dǎo)致激烈的析氫副反應(yīng)，從而表現(xiàn)出低的反應(yīng)選擇性；而可能具有高選擇性的催化劑對氮的吸附又過強(qiáng)，導(dǎo)致產(chǎn)物難以脫附，表現(xiàn)出過低的反應(yīng)活性。因此，為取得電催化合成氨研究進(jìn)展，大幅提高催化劑的選擇性與活性，就必須突破現(xiàn)有理論，發(fā)展新型催化劑與催化體系。

以“萘基分子管：具有仿生空腔特征的大環(huán)主體”（Naphthotubes: Macrocyclic Hosts with a Biomimetic Cavity Feature）為題，介紹了該課題組近年來在內(nèi)修飾萘基分子管方面的研究進(jìn)展（圖5）。論文從內(nèi)修飾萘基分子管的設(shè)計(jì)理念、模塊化合成、分子識別以及其在分析傳感、智能材料、分子機(jī)器、自組裝等領(lǐng)域的應(yīng)

本發(fā)明涉及一種利用全細(xì)胞催化合成海藻糖的方法.發(fā)酵培養(yǎng)能大量生產(chǎn)海藻糖合酶的重組大腸桿菌細(xì)胞,通過使用生物表面活性劑對重組細(xì)胞進(jìn)行通透性處理,經(jīng)處理的細(xì)胞以麥芽糖為底物子啊磷酸鹽緩沖體系中合成海藻糖.經(jīng)透性化處理的大腸桿菌以25%-3%的麥芽糖為底物合成海藻糖,在20-25℃反應(yīng)16-20h底物的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到55%-60%,并且反應(yīng)液組分十分簡單,大大簡化了海藻糖的提取純化工藝.利用本發(fā)明的提供方法可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模,低成本,高效率生產(chǎn)高質(zhì)量的海藻糖。

本項(xiàng)目從白酒大曲中分離篩選出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效脂肪酶生產(chǎn)菌華根霉，建立了利用華根霉全細(xì)胞脂肪酶在非水相中催化合成以己酸乙酯為代表的短鏈芳香酯技術(shù)體系，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。此方法反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)特異性強(qiáng)、有毒副產(chǎn)物少、反應(yīng)效率更高；轉(zhuǎn)化產(chǎn)物品質(zhì)高，合成的短鏈的脂肪酸酯主要包括己酸乙酯、戊酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯等，屬于天然等同生物香料，具有巨大的市場需求和商業(yè)價(jià)值。相關(guān)技術(shù)成果 2006 年獲江蘇省科技進(jìn)步一等獎，2003 年獲教育部提名國家技術(shù)進(jìn)步二等獎。

湖南大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院數(shù)據(jù)智能與服務(wù)協(xié)同實(shí)驗(yàn)室（DISCO Lab）發(fā)起并聯(lián)合湖南大學(xué)嵌入式與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國防科技大學(xué)高性能計(jì)算國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中山大學(xué)大數(shù)據(jù)與計(jì)算智能研究所等科研單位師生，歷時十天，從無到有、響應(yīng)關(guān)切，快速開發(fā)上線了“急物幫”疫情公益微信小程序，助力社區(qū)居民應(yīng)急生活物資供需和網(wǎng)格化管理。 解決的主要困難：為民眾提供物資供應(yīng)信息，助力防疫工作；搜集物價(jià)線索，信息透明公開；線上線下結(jié)合，實(shí)體虛擬融合?；竟δ埽航Y(jié)合地理位置收集物資信息，構(gòu)建周邊物資數(shù)據(jù)庫；搜索周邊物資信息，規(guī)劃購買行程；發(fā)布物資求助信息，從線上社區(qū)中獲得反饋。 

給體片段以氟原子修飾的n型給受體聚合物熱電材料，利用聚合物鏈間的給受體相互作用維持聚合物的電子遷移率，通過引入氟原子增加聚合物的電子親和性以提高n摻雜效率，兩者的協(xié)同作用大幅度提高了聚合物的n型電導(dǎo)率。通過進(jìn)一步提高聚合物的塞貝克系數(shù)，成功地將n型給受體聚合物的熱電性能提高了三個數(shù)量級。引入氟原子的聚合物的n型電導(dǎo)率提升至1.3 S/cm，功率因子提升至4.6 μW/mK2，是目前n型給受體聚合物熱電材料的最佳性能。?通過對聚合物在摻雜狀態(tài)下的電子順磁共振譜、紫外光電子能譜和X射線光電子能譜的表征證明了氟原子的引入提高了聚合物的n摻雜能力。場效應(yīng)晶體管器件結(jié)果則表明氟原子的引入提高了聚合物在n摻雜狀態(tài)下的電子遷移率。這兩者的協(xié)同作用使得該聚合物的電導(dǎo)率相比沒有引入氟原子的聚合物提高了1000倍。此外，掠入射X射線衍射、原子力顯微鏡以及導(dǎo)電原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)證明了氟原子的引入改變了聚合物的分子排列，提高了聚合物與摻雜劑的混溶性，使聚合物從“局部摻雜”的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬鶆驌诫s”狀態(tài)，從而維持了摻雜聚合物較高的n型塞貝克系數(shù)。

研究團(tuán)隊(duì)擁有可進(jìn)行污染物分析的氣質(zhì)聯(lián)用儀和塵螨分析儀，可對室內(nèi) VOC采樣柱、灰塵取樣等進(jìn)行 SVOC、VOCs、苯系物、塵螨等過敏原進(jìn)行分析。

智慧公路物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過在公路廣泛部署低成本的集成多種傳感器的具有通信功能的智慧無線信標(biāo)產(chǎn)品實(shí)時獲取路況信息，實(shí)現(xiàn)車流量、車速、車型的實(shí)時精準(zhǔn)時空統(tǒng)計(jì)，通過設(shè)備的廣泛部署實(shí)現(xiàn)高精度、大范圍的精準(zhǔn)監(jiān)測，為智能交通系統(tǒng)高效管理與養(yǎng)護(hù)提供交通與環(huán)境態(tài)勢的精準(zhǔn)監(jiān)測、識別和態(tài)勢預(yù)測，為交通決策提供科學(xué)依據(jù)與數(shù)據(jù)支持。其次針對公路場景下定位誤差較大等問題，采用 GPS 定位、慣性導(dǎo)航與物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備結(jié)合的新型多重組合定位方法，通過車路協(xié)同實(shí)現(xiàn)車道級的高精定位，優(yōu)化車輛偏離預(yù)警等功能，為車輛提供準(zhǔn)確的位置信息及導(dǎo)航與綜合服務(wù)功能。最后通過車路協(xié)同環(huán)境下車載終端、路側(cè)多源異構(gòu)傳感器協(xié)作環(huán)境數(shù)據(jù)采集、多維度感知融合與超視距全局環(huán)境態(tài)勢構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)智能交通系統(tǒng)全息實(shí)時交通、路況環(huán)境感知及智能網(wǎng)聯(lián)汽車超視距精準(zhǔn)環(huán)境感知與精準(zhǔn)定位。智慧公路物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)旨在突破制約高速公路智能車路協(xié)同系統(tǒng)集成應(yīng)用的重大共性關(guān)鍵技術(shù)，開展典型示范應(yīng)用，提升高速公路的智能化水平和服務(wù)品質(zhì)，促進(jìn)全國范圍大規(guī)模推廣。 目前，如圖 1 所示，技術(shù)成果已經(jīng)研發(fā)出第三版樣機(jī)。樣機(jī)已經(jīng)小批量生成并在齊魯高速、長安大學(xué)測試場進(jìn)行了實(shí)際部署測試。此外，項(xiàng)目組正在對第三版樣機(jī)進(jìn)行改造升級，全力打造穩(wěn)定性更強(qiáng)功能更加豐富的第四版樣機(jī)。 圖 1 第一版樣機(jī)；第二版樣機(jī)；第三版樣機(jī) 主要技術(shù)指標(biāo) 1. 節(jié)能增收 20% 通過對城市邊緣交通環(huán)境及流量等數(shù)據(jù)的智能分析，優(yōu)化燈光使用場景。該系統(tǒng)在滿足車輛日夜間安全行車條件下，工程綜合節(jié)能可達(dá) 20%。 2. 交通流量增加 20% 通過對交通運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及控制策略處理模塊將路段監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總后，根據(jù)車流密度、速度、流量、各級風(fēng)險(xiǎn)事件結(jié)合其它傳感器數(shù)據(jù)，包括上游主線流量、匝道流量、公路氣候數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，進(jìn)行大數(shù)據(jù)綜合分析研判。 構(gòu)建算法模型，自動制定和優(yōu)化的控制策略，通過智能預(yù)警發(fā)布及綜合自動管控系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警發(fā)布和綜合自動管控。為管理者實(shí)時預(yù)警的同時，將預(yù)警、誘導(dǎo)信息和控制指令自動發(fā)布于上游路段、匝道區(qū)段的可變信息標(biāo)志、可變限速標(biāo)志、車道線主動發(fā)光標(biāo)志等，對交通流速及交通流量進(jìn)行有效調(diào)控及誘導(dǎo)。綜合評估能增加 20% 交通流量。 3. 減少交通事故 30% 任何異常事件報(bào)警被觸發(fā)時，系統(tǒng)同時依據(jù)預(yù)案自動將異常事件聯(lián)動燈光預(yù)警、可變信息標(biāo)志、可變限速標(biāo)志、車道指示標(biāo)志等自動發(fā)布預(yù)警給司乘人員，實(shí)現(xiàn)對車流車速的動態(tài)調(diào)控和誘導(dǎo)，增加公路通容量，減少交通擁堵，防止二次事故和連環(huán)事故的發(fā)生。 實(shí)踐證明，采用該系統(tǒng)，至少可以降低公路安全事故 30%，同時提高交通流量，進(jìn)而降低交通污染，均衡交通流平順性，信息的及時推送，降低駕駛員駕駛緊張感，提高了駕駛員的舒適性，可以整體有效提高交通運(yùn)輸設(shè)施安全水平及服務(wù)水平。 4. 100% 信息覆蓋 全自動監(jiān)測傳感器都可以實(shí)現(xiàn)對整條公路的全面信息覆蓋。 5. 對接智能網(wǎng)聯(lián)駕駛 a. 提供智能網(wǎng)聯(lián)車實(shí)時交通圖，推薦進(jìn)場事件和速遞協(xié)調(diào)； b. 告知智能網(wǎng)聯(lián)車輛風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)時定位公路中的駕駛風(fēng)險(xiǎn)，將這些風(fēng)險(xiǎn)傳達(dá)給下游智能網(wǎng)聯(lián)車輛； c. 為智能網(wǎng)聯(lián)車提供車道級交通數(shù)據(jù)，警告即將來到的交通擁堵； d. 識別相關(guān)車道的駕駛風(fēng)險(xiǎn)，促使智慧駕駛車輛提前做出反應(yīng)； e. 為智能網(wǎng)聯(lián)駕駛提供超視距感知、惡劣天氣環(huán)境下的精準(zhǔn)感知，促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)車早日實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用。

設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于煤礦井下的多功能感知器終端，同時實(shí)現(xiàn)了對煤礦井下的環(huán)境參數(shù)的采集、工作狀況的圖像數(shù)據(jù)采集以及語音通信功能。進(jìn)行了遠(yuǎn)距離低功耗無線感知系統(tǒng)及其在礦井人員定位與避險(xiǎn)中的應(yīng)用研究，提出了一種用于井下特殊環(huán)境的無線傳感網(wǎng)技術(shù)，即基于 super-zigbee 技術(shù)的無線傳感網(wǎng)。 以煤礦物聯(lián)網(wǎng)感知層為突破口，對煤礦安全信息感知采集技術(shù)、煤礦信息融合、識別與協(xié)同技術(shù)、煤礦傳感網(wǎng)控制技術(shù)、煤礦傳感網(wǎng)絡(luò)安全生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)開展了研究，研發(fā)了“基于物聯(lián)網(wǎng)感知的煤礦設(shè)備智能管理系統(tǒng)”和“基于物聯(lián)網(wǎng)的工礦企業(yè)現(xiàn)場診斷與管理系統(tǒng)”，提高了煤礦設(shè)備的可靠性和管理水平。 針對單獨(dú)靜態(tài)分簇、動態(tài)分簇的不足，通過對感知區(qū)域進(jìn)行智能分區(qū)并將選擇簇頭及檢測目標(biāo)等參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，提出了一種靜動態(tài)分簇技術(shù)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)策略?；诟倪M(jìn)后的自適應(yīng)卡爾曼濾波器優(yōu)化的智能分區(qū)靜動態(tài)分簇方法使得移動目標(biāo)的監(jiān)測精度明顯提高，網(wǎng)絡(luò)能耗顯著降低，使移動目標(biāo)的監(jiān)測性能達(dá)到了更好效果。