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有機電極材料在鋰電池中的實際應用前景分析
中國科學院院士、南開大學教授陳軍團隊受Nature子刊《自然評論·化學》編委會邀請，發表題為“有機電極材料在鋰電池中的實際應用前景分析”的綜述論文。該文章深入闡述了有機電極材料的結構特征、作用機理、構效關系等，著重分析了有機電極材料的實際現狀和應用前景，有助于學術界和工業界充分了解有機電極材料的實際應用潛力和待解決的問題，有望激發更多應用導向的研究工作，進而促進未來有機電池的商品化應用。文章第一作者為盧勇博士，通訊作者為陳軍院士。
鋰離子電池目前廣泛應用于各類便攜式電子設備，在人類社會的信息化、移動化、智能化、社會化等方面凸顯作用，并有望在電動汽車和智能電網等領域大規模應用。商品化鋰離子電池的正極材料主要是無機過渡金屬氧化物和磷酸鹽，其中過渡金屬資源大都不可再生，電池回收利用技術復雜、成本高，從長遠的角度來看可能會面臨資源短缺等難點問題。因此，可循環再生的電極材料開發已成為電池領域的學術前沿和重大需求。
有機電極材料由于含有豐富的碳、氫、氧等元素而顯現出可再生、綠色環保、低成本和高容量等優點，近年來受到了廣泛的關注。有機電極材料的制備具有合成創造的特點。有機電極材料一般可以從植物中（比如玉米等作物和蘋果等果蔬）直接提取或者以生物質材料為原料通過簡單的方法制備得到；在有機材料提取制備、電池裝配和回收過程中產生的二氧化碳又可以被植物吸收利用，因而體現了很好的循環和可再生性。然而，有機電極材料還面臨著在電解液中溶解度大、導電性差、密度低等難點問題，其材料特征、作用機理、構效關系等亟待深入理解。
陳軍院士團隊的綜述論文圍繞有機電極材料的未來發展提出見解。文章指出，有機電極材料具有結構可調控特點。根據不同的分子結構和反應電位，有機材料在實際應用中可作為正極或者負極活性材料。文章首先討論了有機電極材料本身的各種關鍵性質，包括材料的能量密度、功率密度、循環壽命、密度、電導率、能量效率、價格、資源可用性和熱/化學穩定性。其中能量密度、功率密度和循環壽命是材料的基本電化學性質，這些性質會受到材料密度和電導率的影響，其他因素如穩定性和價格等也是必須要考慮的問題。接著從實際電池應用角度分析了電極中活性物質的單位面載量和電解液用量等因素對全電池性能的影響。最后利用軟件對以有機材料為正極或者負極的實際鋰電池體系進行了模擬，得出了相關電池體系的性能（如整體能量密度、功率密度）和價格等參數。結果表明，n型有機正極材料特別是羰基化合物具有較好的實際應用前景。
南開大學
2021-04-11
基于GIS的區域石油化工重大危險源風險管理系統
開發的工程風險分析與應急管理軟件系統具有自主知識產權、可替代進口，與國際同類先進軟件相比，具有適用范圍廣、計算模型先進、環境平臺適應性強等優勢。
南京工業大學
2021-01-12
具有七重物理通道開關的熱致變色鐵彈體
東南大學國際分子鐵電科學與應用研究院暨江蘇省“分子鐵電科學與應用”重點實驗室團隊發現了具有七個物理通道開關的熱致變色鐵彈體。相關工作以題為“The First Chiral Thermochromic Ferroelastic with Seven Physical Channel Switches”的學術論文在化學領域頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發表。此外，該論文被選為VIP（Very ImportantPaper）。據悉，只有不到5%的已接收論文才能獲得如此積極的評價。
在信息化時代，電子智能設備的信號處理和加密顯得至關重要，具有多重物理通道雙穩態開關特性的多功能材料成為后起之秀。眾所周知，一把鑰匙對應一個鎖，假如我們將財產放進保險柜中，我們就又多了一層防護。類似地，每增加一個物理通道，就是增加一層保障。基于此，我們報道了首例具有七個物理通道的手性化合物，可以對信息進行七層加密處理，使信息安全更加可靠。
(a) 消旋晶體結構中的無序的CTA陽離子和手性有序的S-CTA和R-CTA陽離子
(b) (R-CTA)2CuCl4
(c) (S-CTA)2CuCl4的晶體堆積圖
圖為變溫固體紫外-可見吸收光譜
該工作由博士生陸思祺（第一作者）等人的共同努力下完成，東南大學為第一通訊單位。該成果得到“東南大學十大科學與技術問題”啟動培育基金的資助。
東南大學
2021-04-11
單嘧磺隆和單嘧磺酯合成工藝的綠色研究
項目簡介：
單嘧磺隆和單嘧磺酯是超高效、廣譜、安全的綠色化農藥品種，分別于 2007、2013 年通過農業部審核，獲得農業部正式登記證。其中單嘧磺隆適用于小麥、谷子、玉米等主要作物，尤其是作為谷子除草劑，它的作用無可替代，我國玉米種植面積為 5.1 億畝，小麥 4.5億畝，谷子 3000 萬畝，因而市場相當廣闊。目前單嘧磺隆、單嘧磺酯原藥生產廢水量較大，亟需對它們的合成工藝進行更深入的研究，以實現合成工藝綠色化，使整個工藝廢水達到“零排放”。
項目特色：
設計單嘧磺隆生產工藝路線時，對氨解工段反應進行改進，用水代替有機溶劑作為反應溶劑，使生產工藝更為綠色化；對氨基酯工段后處理進行了改進，通過蒸餾回收了丙酮；對關環工段后處理進行了改進，在近回流情況下通過水萃取除掉無機鹽，水可以通過蒸發回用，既保證了中間體的純度，又減少了廢水排放。設計廢水處理方案時，采用了“生產工藝廢水套用—蒸發回用—結晶”這樣的一個內循環過程，不僅大大降低了生產工藝廢水的處理成本，而且回收絕大部分的水以及無機鹽。可以實現水回用，基本達到廢液“零排放”，滿足了節能環保的要求。該方法不僅操作簡便，不需要增加額外的設備，運行成本低。
本項目先后承擔國家“十五”科技攻關 3 項，“十一五”科技支撐 1 項、科技部推廣 1 項，農業部成果轉化 1 項、天津市重點攻關 1項和天津市成果轉化 1 項；曾獲國家技術發明二等獎、國家發明創業獎，教育部科技進步二等獎、天津市科技發明一等獎、天津市發明專利金獎，天津市最有價值發明專利稱號，天津科技重大成就獎等。
社會貢獻和經濟效益：
可降低單嘧磺隆生產工藝廢水的處理成本，而且回收絕大部分的水、無機鹽以及部分原料，能基本達到廢液“零排放”。同時，可能該方法應用于同類產品單嘧磺酯等的生產工藝廢水處理中。該項目不僅節約成本，更重要的是它基本實現生產工藝“綠色化”，這對單嘧磺隆、單嘧磺酯的推廣具有非常重要的意義。
南開大學
2021-04-13
一種用于空心板梁內腔作業的智能維修裝置
本申請實施例提供一種用于空心板梁內腔作業的智能維修裝置，涉及橋梁維修技術領域。啟動支撐腿控制器，通過可折疊支撐腿將履帶式輪組頂緊于空心板梁內腔底板之中，通過輪組控制系統驅動主動輪，主動輪帶動從動輪轉動，通過主動輪和從動輪帶動履帶運動，履帶的運動可以使得本維修裝置在空心板梁的內腔運動，便于對空心板梁內腔進行高效且便捷的打磨處理操作；通過可伸縮連接件調整打磨組件刷頭連接桿以適應內腔空間尺寸；啟動打磨組件圓盤，打磨組件圓盤上分布八個可伸縮的打磨刷子，通過打磨組件圓盤的轉動可以實現對空心板梁的內腔進行全面細致的打磨操作，打磨產生的粉末等建筑垃圾通過打磨刷子中間的管道經由打磨組件圓盤內部進入廢料收集箱；檢測評估圓盤圓周方向布設系列高清攝像頭，通過采集內腔打磨后的效果圖片，輸入到評估系統進行自動評估打磨后的粗糙度，以滿足腔內注漿維修要求。該裝置可以極大提高打磨作業的質量和效率，從而保證空心板梁內腔與注漿維修材料具有可靠的粘結性，提高空心板梁的抗剪承載力。
南京工業大學
2021-01-12
一種基于超材料結構的梯級耗能防船撞系統
本發明公開了一種基于超材料結構的梯級耗能防船撞系統，包括超高性能混凝土面板、梯級耗能防撞層、橡膠護舷、橋梁橋墩、橋梁承臺和橋梁樁基，梯級耗能防撞層包括可變剛度單元、輕質耗能材料、豎向鋼板、上頂板及下底板，可變剛度單元為多個內凹六邊形單元通過橫向及縱向鋼板連接而成，中間空心結構內部填充聚氨酯泡沫、陶粒、橡膠粒等可以吸收和分散沖擊能量的輕質耗能材料。可變剛度單元與各鋼板之間焊接形成整體，防護裝置與被保護橋墩之間通過橡膠護舷連接。該防護裝置受撞擊時的整體剛度會隨著結構變形而增大，因此本發明具有可變剛度的梯級耗能防撞效果，能有效延長船橋碰撞時間且減小船舶撞擊力，實現船舶與橋梁的雙向保護。
南京工業大學
2021-01-12
養殖黃顙魚池塘中黃顙魚飼料的餌料臺搭建技術
該技術較好地解決了池塘主養名特優魚類黃顙魚套養草魚、鳙、鰱等的投餌管理問題，可以應用于池塘養殖中混養模式。充分利用水體中的餌料資源和水體空間，最大化地促進物質和能量循環，達到了各食其餌、均衡生長、經濟節約的目的。該技術簡便易學，用料簡單，效果顯著。
該項技術合理地解決好了不同種魚類相互搶食的問題，在開展混養充分利用水體餌料資源和空間資源的前提下，確保主養的名特優魚類飼料不被低值魚類搶食，節約了飼料成本20%，提高黃顙魚產量15%，綜合測算可增加200元/畝的經濟效益。且此餌料臺搭建一次，可用3-5年。
成果完成時間：2016年3月
華中農業大學
2021-01-12
用于凈化重金屬污水的改性浮石及其制備方法和用途
本發明公開了一種用于凈化重金屬污水的改性浮石及其制備方法和用途，采取浮石為原料，通過破碎，篩分，球磨加工成不規則粒狀，加工成Φ＝16-100目所需大小的顆粒現狀，放入烘箱烘干，馬弗爐煅燒，自來水淬火，瀝干，烘箱烘干，小粒狀浮石即為成品。采用改性后浮石通過吸附-離子交換作用，將水體中的重金屬離子Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cr2+、Hg2+、As5+除去，達到凈化重金屬廢水的目的。該原料成本低廉，加工工藝簡單，使用改性浮石去除單體重金屬及混合重金屬效果好，見效快，無二次污染。
發明人：王銀葉；張宏偉
天津城建大學
2021-01-12
用于煙氣脫硫、脫硝的改性污泥活性炭及其制備方法
本發明公開了一種煙氣脫硫、脫硝用伽瑪型三氧化二鋁膜和五氧化二釩改性污泥活性炭,其原料組分為ALCL3·6H2O、V2O5及污水處理廠的污泥;制備步驟為:
①制備AL(OH)3溶膠;
②制備污泥活性炭;
③制備伽瑪型三氧化二鋁膜改性污泥活性炭;
④制備伽瑪型三氧化二鋁膜和五氧化二釩改性污泥活性炭。
本發明首次將伽瑪型三氧化二鋁膜和五氧化二釩用于改性污泥活性炭的制備,有效提高了污泥活性炭的脫硫、脫硝效率,符合現有使用要求。本發明應用于對低濃度煙氣的脫硫和脫硝。
天津城建大學
2021-01-12
一種赤泥制備道路硅酸鹽水泥的方法
本發明公開了一種赤泥制備道路硅酸鹽水泥的方法，以脫堿后的氧化鋁赤泥為主要原料制備道路硅酸鹽水泥，本發明通過設計道路硅酸鹽水泥熟料中C3S、C2S、C4AF和C3A等主要的礦物組成，以40～60%的赤泥部分代替道路硅酸鹽水泥生產所用的鈣質、鋁質原料，完全取代鐵質和硅質原料；本方法所制得的赤泥道路硅酸鹽水泥性能良好，赤泥的利用率高。
天津城建大學
2021-01-12