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本發明涉及一種催化劑領域，具體涉及一種非金屬碳材料催化劑的制備方法和應用。其特征是通過將檸檬酸與伯胺鹽酸鹽混合溶解于水中，并在160-200℃反應2分鐘-4小時得到，該類碳材料目前也被稱為碳量子點。此材料可用于亞甲基藍的還原降解，以治理染料廢水。 成果亮點 技術特點：本發明克服了現有傳統的金屬催化劑的缺點，突破了傳統必須有金屬參與才能用于實現染料催化降解的瓶頸，所用原料易得，價格便宜，易于大量的生產和工業推廣，催化效率與報道的金屬納米材料的催化能力相當，無需光照，降解速度快，常溫下即可實施，具備良好的環境相容性，使用后無需復雜的回收處理，無二次污染，綠色節能。應用情況：材料制備方式簡單，催化速率高。

該成果先后獲得江蘇省科技進步一等獎、國家科技進步二等獎。創建了機插毯苗、缽苗兩套“三控”育秧新技術； “三協調”高產優質栽培途徑及生育診斷指標體系； 毯苗、 缽苗機插水稻“三協調”高產優質栽培技術新模式等多種栽培技術。 先后被農業部與蘇、皖、鄂、贛等省列為主推技術；在 2015 至 2017 年期間，累計應用 8952.7 萬畝，新增稻谷 335.1 萬噸，增收 97.6 億元，節本 17.3 億元，累計新增效益 114.9 億元。

煤是一種廉價的、使用量最大的、短期內無法替代的能源。隨著機械化采煤技術的普及，煤炭在開采過程中的塊煤率降低，粉煤、末煤率卻高達 40~60% 以上。粉煤與塊煤的價格相差甚遠，如不加以合理利用，會給煤炭企業帶來較大的經濟損失。西安科技大學化學與化工學院周安寧教授帶領的科研團隊針對這一現狀及粉煤熱解加工利用難題，成功開發了新型粉煤成型技術及連續式梯級熱解 - 活化耦合多聯產移動床（自有專利技術），在實現粉煤熱解加工利用的同時，多聯產蘭炭（或高附加值的活性炭）和氫氣。相關的研究成果已申請發明專利 2 項，發表論文 10 余篇。目前該成果已進入中試開發階段。

眾所周知，煉油廠催化裂化裝置中煙氣輪機的安全運行和使用壽命在很大程度上取決于第三級旋風分離器排出的煙氣介質中所含催化劑濃度和顆粒度的大小。為保證煙氣輪機得以安全長期運行，有必要對煙氣輪機入口的煙氣進行在線實時監測，以及時了解煙氣中含催化劑的濃度和粒度大小以及變化，并采取相應的控制措施。 我校最新研制的全自動TSM-2顆粒濃度和粒度在線監測系統，根據先進的Mie光散射理論，針對催化煙氣的工藝特點和粒徑范圍，采用全散射原理和多波長消光測粒技術，可實時地獲得顆粒的粒徑分布和濃度數據。系統功能如下 1．能實現非接觸連續測量。 催化劑檢測范圍：粒度：0.1微米—20微米；濃度：20—1000mg/m3。 2．系統使用開放式的數據庫管理技術，采用樹狀管理結構。保證了系統的易擴展性和數據的易維護性，同時為用戶提供了方便、開放、靈活的系統設置和組態功能。 3．采用兩種數據保存方式：數據文件和數據庫的形式，大容量的存儲空間可以保留長期的監測數據。 4．查詢催化劑監測數據。 5．報警： ①可以設置濃度報警限值 ②可以設置平均粒徑報警限值 6．采樣時間間隔設置：可以任意設置（大于１分鐘），最快的采樣時間間隔為５秒鐘。 眾所周知，煉油廠催化裂化裝置中煙氣輪機的安全運行和使用壽命在很大程度上取決于第三級旋風分離器排出的煙氣介質中所含催化劑濃度和顆粒度的大小。為保證煙氣輪機得以安全長期運行，有必要對煙氣輪機入口的煙氣進行在線實時監測，以及時了解煙氣中含催化劑的濃度和粒度大小以及變化，并采取相應的控制措施。 我校最新研制的全自動TSM-2顆粒濃度和粒度在線監測系統，根據先進的Mie光散射理論，針對催化煙氣的工藝特點和粒徑范圍，采用全散射原理和多波長消光測粒技術，可實時地獲得顆粒的粒徑分布和濃度數據。

1. 高品質納米鈦白粉的研究及結構化成型納米二氧化鈦由于具有良好的化學穩定性、高比表面積、熱穩定性、無毒性等特點，并易于與負載金屬間產生SMSI效應，在催化工業中得到了廣泛應用，諸如：火電廠尾氣脫硝處理、VOCs(揮發性有機化合物)催化燃燒處理、柴油車尾氣排放控制等。以火電廠的煙氣脫硝SCR催化劑為例，納米級鈦白粉作為催化劑載體，占催化劑粉體的80?90%，總成本的40?50%，是SCR脫硝催化劑的重要組成。但是目前全球只有日本和歐洲的少數廠家可以生產高品級納米鈦白粉。在我國，目前應用于催化劑工業的納米鈦白粉尚未完全國產化，這是煙氣SCR脫硝催化劑等環保催化劑的價格居高不下的主要原因之一。大多數國內SCR脫硝催化劑是通過引進技術、設備和納米鈦白粉粉體等原料，其后自行壓縮制作蜂窩式、板式等催化劑，并沒有完全掌握催化劑中所有成分的制作及依據不同燃料尾氣進行配比的技術經驗和訣竅。總體上說，SCR脫硝催化劑在國內基本還處于“來料加工”的狀態(即使是國內市場份額較大的東方凱特瑞、無錫龍源等企業)。我們研究室通過探索鈦白粉的物化性質、成型性及催化性能三者之間的關系，嘗試從科學角度去構建適用于SCR脫硝催化劑等環保催化劑的納米鈦白粉的制備關鍵技術。進而在此基礎上，制備高品級的納米鈦白粉，包括鎢鈦，硅鈦，釩鈦等一系列產品，達到國外同類產品技術水平。同時通過探討不同因素在蜂窩狀脫硝催化劑成型過程中的影響，制備工業級別的蜂窩狀催化劑，從而最終改變目前國內煙道氣脫硝催化劑尚處于的“來料加工”狀態，掌握完全自主的知識產權。在研究中，我們采用改進的水熱合成法，在較為溫和的條件下(< 100°c的低溫、常壓下)，以偏鈦酸為原料出發，制備具有高比表面積和良好耐熱穩定性的納米鈦白粉(圖-1)。同時在制備鈦白粉的過程中，充分考察漿料的ph值、雜質含量、助劑(鎢、硅)等的添加、煅燒溫度等對最終產品的影響。另一方面，在催化劑成型中，我們對添加劑種類、加入順序、加入量和操作條件等對催化劑機械性能和活性等的影響進行了徹底的研究。在充分考慮泥團的酸堿，硬度，塑性等多種指標的前提下，采用獨自的多段攪拌技術制備了蜂窩狀催化劑(圖-2)。在納米鈦白粉粉體及成型性研究的同時，我們對其作為載體或催化劑在脫硝、脫臭及光化學催化中的應用也開展了研究，例如電廠、大型鍋爐、垃圾焚燒廠、船舶(新型輕質波紋板催化劑)等大型設備的煙氣SCR脫硝催化劑、VOCs(揮發性有機化合物)催化燃燒催化劑等，以及小型工廠、自動車、民用等SCR脫硝、VOCs催化燃燒等。圖-3為納米氧化鈦在VOCs催化燃燒中的應用，圖-4為工業級火電廠脫硝用納米氧化鈦擠出型蜂窩狀SCR催化劑，圖-5為工業級柴油車尾氣脫硝用涂層式蜂窩狀催化劑。與商業鈦白粉的耐熱性對比(900°C 9 h in air)    不同摻雜物質對納米氧化鈦比表面積的影響圖-1 高比表面積和良好耐熱穩定性的新型納米鈦白粉2. 新型金屬整體式催化劑載體(PCT專利WO2005/089939A1，日本專利2011-31162) 催化劑的活性組份、結構化載體和反應器三者集成化的思想，已成為當前催化領域重要的且被逐漸接受的新思維。從宏觀尺度出發研制的具有結構化的整體式催化劑，由于糅合了催化劑設計和反應器設計，從而具有傳質傳熱好、床層壓降低、緊湊小型、工程放大簡單等優點，有利于提高催化反應的活性和選擇性等。在大氣環保和催化燃燒等氣固相反應中已得到廣泛應用，在多相反應中也顯示了巨大的潛力。但傳統的涂層式整體式催化劑，因活性組分涂層與基材物性(堇青石或金屬合金)的較大差異，使得涂層的粘附穩定性不高，易剝離的問題尚未得到完善解決。針對傳統涂覆法制備的金屬基體整體式催化劑(MMC)的活性涂層易剝離的瓶頸，以及近年來發展的非涂覆式MMC的比表面積小、孔道難以調控的缺點，我們利用多孔陽極氧化鋁材料(PAA)的金屬自生長氧化鋁膜與金屬基體間具有高度粘附性的特點，在保持其有序孔骨架結構的前提下，通過“陽極氧化-擴孔-水熱反應-焙燒”的方法，對其孔道結構和化學特性進行改性修飾，制備一種具有大比表面積的新型非涂覆式MMC。在材料合成過程中，結合陽極氧化和擴孔處理對多孔膜的幾何參數的調變，解析水熱反應中擬薄水鋁石層的形成機制以及由此帶來的封孔效應，創新性地利用金屬自生長和原位相變技術在MMC上實現大范圍尺度可調的規則雙孔道結構。在此基礎之上，我們通過探索PAA催化劑的構效關系，獲得既利于分散和反應又有利于擴散傳質的孔道特征，發展了一套面向具體反應可控合成MMC的新方法。改性PAA膜與金屬基材間緊密的一體化構造，實現了反應場上熱量的快速供給與轉移。高度可塑性的金屬基材使得催化劑可以具有復雜的立體結構，確保了裝置的低壓損和小型化(圖-6)。采用Al/Fe–Cr–Ni Alloy/Al覆層鋁材制備的高溫型PAA載體，實現了快速通電加熱，從室溫到1000°C僅需數秒，大幅提升了系統啟動性和響應性(圖-7)。另外，開發了金屬中間擴散層技術和微小龜裂技術用于改善PAA膜在劇烈機械或熱沖擊下的韌性和穩定性，在40000次通電加熱1000°C – 室溫急冷的循環測試中，未發現PAA膜的剝落。在研究PAA載體的同時，對其在環保和新能源領域，尤其是對系統壓損、啟動性、熱應答性/熱耦合、輕質化及小型化等具有嚴格要求的體系中的應用，均開展了長期的研究，例如自動車尾氣脫硝處理，VOCs/CO/NH3的催化燃燒，甲烷/甲醇/乙醇/DME/煤油的重整制氫等等。3. 貴金屬替代型高效催化燃燒(含尾氣污染的催化燃燒治理)目前在工業催化燃燒中，主要以貴金屬為活性組分，多使用顆粒狀充填反應器或堇青石蜂窩狀反應器。主要問題是：① 貴金屬催化劑性能優異，但價格昂貴；② 設備較為龐大，能量利用率低和運轉費用過高，從而嚴重限制了向中小型企業的普及應用。貴金屬替代催化劑和高效節能的緊湊型反應器的開發成為該領域的主要發展趨勢。我們對于有機揮發性氣體VOCs、CO及NH3的催化燃燒凈化，使用多種類型的催化劑進行了研究。主要包括：傳統的粒狀負載催化劑、負載型改性PAA整體式催化劑、Bulk型復合金屬氧化物催化劑、改性TiO2催化劑、含碳素的非貴金屬催化劑等。目前為止，所開發的Bulk型Cu-Co系、Cu-Mn系、Fe-Mn系等催化劑，在芳香族(苯、甲苯、二甲苯)的燃燒上接近貴金屬催化劑。在CO、NH3、乙酸乙酯、己烷等的燃燒上達到或超越貴金屬催化劑(表-1)。當前，我們在整合PAA改性修飾技術和復合金屬氧化物技術的基礎之上，正在從事負載非貴金屬的PAA催化燃燒催化劑的開發，并把它用于化工供熱源及大氣污染的燃燒治理(VOC、NH3、CO、HC等)。充分利用金屬整體式催化劑在可塑性和傳熱性上的優異性能，通過合理的催化劑成型及反應器設計，提高放/吸熱耦合性，實現高效節能和小型化的目的(諸如采用Multi-tube型、Wall-type型、多層同心圓等反應器設計，在平板狀催化劑的兩側分別設置燃燒反應和換熱介質)。同時，在結合金屬整體式催化劑特性的基礎之上，根據具體的用途對反應體系進行合理的工藝設計。例如對于低濃度大風量尾氣的處理，采用“濃縮–燃燒”一體化設計，并在反應啟動階段采用通電啟動催化反應(圖-8)。圖-8 大中小型VOCs催化氧化處理系統4. 多功能型重整制氫催化劑的研究 (日本專利2011-31162) 碳氫化合物的重整制氫主要用途為PEFC燃料電池的制氫及H2和CO化工原料的制備。但是由于重整制氫多為強吸熱反應，反應體系對吸/放熱的耦合有嚴格要求，另外PEFC制氫的啟動性和小型化等也被較多地關注。2004年起，我們啟動了多功能重整制氫催化劑的開發(甲烷、DME、甲醇、乙醇、煤油等)，為降低催化劑成本，使用低價Ni為主要活性成分(圖-9)。為解決鎳催化劑中常出現的鎳氧化、結焦、燒結等失活問題，在孔道控制的基礎之上，通過Nickel Aluminate中間層及痕跡量貴金屬添加等技術的開發，制備了具有較高壽命并且可以自活化?自復活的AAO鎳催化劑。在與商業催化劑（SüD–CHEMIE的RUA和FCR-4，新日本石油的RUA-2）的對比測試中，該催化劑表現出更加優異的性能。使用都市煤氣13A為原料，3000h靜態壽命測試及500回DSS模式測試(Daily startup and shutdown)均取得良好結果(圖-10)。基于板式通電加熱型PAA催化劑的水蒸氣重整制氫的測試結果表明，采用階段式通電加熱，系統啟動時間可從傳統的外加熱式的1h縮短為10min，從而為實現PEFC的快速啟動提供了有力的技術保障。多用途是該催化劑的重要特點。除天然氣的水蒸氣重整之外，在甲醇、乙醇、燈油的水蒸氣重整，甲烷直接部分氧化重整，甲烷二氧化碳重整等體系中均取得了良好結果。迄今為止，在非貴金屬催化劑中，多功能型重整催化劑尚未見報道。目前的主要工作是：1) 催化劑的進一步改良優化；2) 以流程集成化和強化傳熱為目的，進行Multi-tube或Wall-type型反應器的設計(重整–燃燒一體化) (圖-11)；3) 整合非平衡式“CO2吸附–重整”一體化設計，超越CO的SHIFT反應的平衡限制，例如采用CO2吸附技術，或催化膜反應器等；3) 生物質原料(生物質甲醇、乙醇、甲烷等)的重整制氫，及CO2的重整等研究；5. 整體式催化劑的新用途在上述研究的基礎之上，我們根植于材料化學工程國家重點實驗室和化學工程與技術國家一級重點學科，進行跨專業跨學科的合作，充分發揮整體式催化劑的特點，逐步拓展其在能源和環保等領域中的應用，例如：1) 金屬基催化劑的放電電極和催化反應效果的疊加2) 再生式環控生保系統二氧化碳的Sabatier反應3) 加氫、裂解、C1及C2合成4) 水污染治理上的應用5) 傳統化工領域的技術革新，例如，在催化精餾中實現流道設計用的塔填料與反應用的催化劑的一體化構造，用以實現裝置的小型化、降低床層壓降以及解決催化精餾常出現的液泛等問題。

NOx 選擇性催化還原（SCR）技術在電力和玻璃等行業得到了大規模的推廣應用，但是，傳統的SCR 催化劑需要在 300℃ 運行，難以應用于焦化、冶金化工、酸洗和中小工業鍋爐等行業煙氣脫硝工程。北京工業大學對低溫 SCR 催化劑和低溫 SCR 脫硝工藝進行了長達 10 年的研究，成功地開發出反應溫度為180—400℃的低溫 SCR 催化劑，并將低溫 SCR 催化劑應用于草酸、催化劑和金屬板材酸洗等行業的脫硝工程，也在焦化和玻璃行業進行了煙氣脫硝應用示范工程和工業側線實驗，從而形成了低溫 SCR 催化脫硝技術，為我國解決霧霾污染提供了技術支持。該技術主要創新點是利用離子修飾和摻雜技術提   高了 SCR 催化劑的低溫活性，拓展了 SCR 脫硝技術應用范圍，使低溫煙氣（低于 300℃）催化脫硝成為可能，該項技術處于國內外領先地位。

正丁腈是有機合成及醫藥中間體的關鍵原料。此前該產品的合成工藝為國內生產空白，沒有成熟的合成工藝及工業催化劑。經過多年研究，南開大學推出的正丁腈用催化劑技術, 采用氣相法連續生產正丁腈新型催化反應工藝與工程技術，生產的正丁腈純度高，可滿足產品出口的各項指標要求。

二嗪磷又名二嗪農、地亞農，是一種廣譜、高效有機磷殺蟲殺螨劑，二嗪磷毒性較低，具有高效、低毒、低殘留等特點。它對鱗翅目、同翅目等多種害蟲均有較好的防治效果，適用于防治棉、水稻、小麥、蔬菜、花卉等作物的多種害蟲及螨類，亦可拌種防治作物的地下害蟲。 作為甲胺磷替代品種, 我國限于原料供應、價格等原因之前一直未能投產。作為農產品出口大國，異丁腈是合成農藥二嗪磷的基礎原料, 一直依賴進口,導致二嗪磷生產成本過高, 成為二嗪磷工業生產的技術瓶頸, 制約了它的發展。南開大學推出的異丁腈用催化劑技術

研究領域 以企業的生產需要為出發點，以研發新產品、新設備、新工藝為目標，進行光機電一體化成套設備及新技術的研究與開發，解決企業發展過程中的瓶頸問題。圍繞創新制造工藝、機電控制及自動化，開展綠色化、系統化智能機電一體化技術及其在生產過程中的應用研究。主要研究方向有：（1）綠色新能源生產技術及設備（2）特種加工機械（3）新型包裝機械（4）根據企業實際需求定制光機電一體化成套設備（生產線）的研發。科研成果及簡介 所承擔主要項目： 鋅空燃料電池極片干嵌法成形過程控制的理論與技術(國家自然基金) ·高速水墨柔性印刷模切機CL1224 （國家科技部） ·機械軟起動控制系統的開發（天津市教委） ·柔性傳動行星輪差速機構的研究 （河北省教育廳） ·機械液壓自動控制軟啟動系統（石家莊科技局） ·自動分頁裝訂機的開發研究（河北省教委） 橫向課題： 紙管機開發（天津巨業衣架制造有限公司） 盤料螺紋鋼滾絲機（天津市天鵬建筑器材有限公司） 五金平臺自動機械手的研制（慶輝五金制品有限公司） 乒乓膠皮海綿上料系統的研發（天津七二九體育器材開發有限公司） 電池極片卷繞設備（海裕百特鋰能設備有限公司） 鋰電池極片軋制卷繞線 ； 流延膜擠壓收卷裝置及控制系統的合作研發； 瓦棱機生產線控制系統的研制； KSQ-500電池極片卷繞設備開發 木工挖船機（威盧克斯有限公司） WS-260衛生巾生產線獲獎與專利一種布料機                  發明專利           專利號：200910068754.x一種雙向水泥土攪拌樁機      發明專利           專利號：200910069172.3一種雙向水泥土攪拌樁機      發明專利           專利號：200910069171.9一種雙向水泥土攪拌樁鉆桿    發明專利           專利號：200910069170.4一種收獲機                  發明專利           專利號：200910069269.4可轉讓項目 可承擔（合作開發）科研項目與技術合作光機電一體化成套設備（生產線）的研發