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氮化碳光催化研究成果
項目成果/簡介:福州大學化學學院/能源與環境光催化國家重點實驗室創新團隊的研究論文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在國際頂級刊物《Nature Catalysis》在線發表。 氫氣由于其能量密度高，燃燒后生成水清潔無污染，是未來能源的理想載體。太陽能光催化分解水制氫氣被認為是獲取氫能源的理想途徑之一。開發高效廉價的光催化劑是光解水技術的核心。近年來，氮化碳光催化劑由于其制備工藝簡單，價格低廉，無毒無污染等優點，受到了廣泛的關注。 該工作以具有高結晶度的氮化碳光催化劑polytriazine imides（PTI）單晶為模型，研究了其在光催化全解水反應中的活性面。光催化全解水實驗表明，PTI的性能與其{10-10}/{0001}晶面的面積比呈近似線性關系，進一步證實了{10-10}晶面是光催化反應的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化劑在全解水中的產氫與產氧速率分別達到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ單色光照下的量子效率達到了８％，高于之前報道的結果。該論文從分子尺度上研究了氮化碳光催化劑的反應活性面，為高性能氮化碳光催化劑的發展提供了重要的研究基礎。
福州大學
2021-04-10
仿生高性能鉑催化劑
本項目通過使用仿生概念，制備出一種新型的具有籠狀結構的鉑催化劑。在該催化劑中，金屬鉑被包覆在有機物籠內，反應物可以自由進出籠內外，在鉑的催化作用下合成有機硅化合物，金屬鉑被困于籠內，可以有效地阻止團聚而失去活性，從而可以反復發揮其催化作用，使其同時具備高活性和高穩定性。該新型催化劑在全世界第一次實現了鉑催化劑在多次循環使用后，依然保持其極高的催化活性。 有機硅產品的制備過程中，硅氫加成反應是必不可少的一個環節，目前該反應主要使用卡斯特催化劑進行催化，若替換為本項目所研發出的新型催化劑，催化效率將實現指數級的提高。對于三烷氧基硅烷同己烯制備己烷偶聯劑這一最常見的氫硅化反應，如使用本項目所制備出的新型催化劑，其催化效率較卡斯特催化劑能夠提高1000倍以上。 該技術在國際上首次提出，目前已經在國際頂級期刊《SCIENCE》上投稿并獲得了審稿人的好評，審稿人認為該項目研究工作將很快在實際生產中得到應用。同時，該項目正在開展進行相關專利申請工作。
北京航空航天大學
2021-04-10
PVC低汞催化劑技術
南開大學李偉課題組與宜賓天原集團股份有限公司、湖南新晃新中化工有限責任公司合作所開發的具有自主知識產權的新型低汞觸媒各項性能指標完全符合低汞觸媒行業標準 HG/T4192-2011 要求，工業運行情況穩定，在轉化率、選擇性及使用壽命上具有優勢，且其制備方法創新，制備工藝簡單，綠色環保，已通過中國石化聯合會組織的技術鑒定，具備向行業內進一步擴大推廣優勢，在國內處于領先水平。
南開大學
2021-02-01
氮化碳光催化研究成果
福州大學化學學院/能源與環境光催化國家重點實驗室創新團隊的研究論文“Molecular-level insights on the reactive facet of carbon nitride single crystals photocatalysing overall water splitting”在國際頂級刊物《Nature Catalysis》在線發表。 氫氣由于其能量密度高，燃燒后生成水清潔無污染，是未來能源的理想載體。太陽能光催化分解水制氫氣被認為是獲取氫能源的理想途徑之一。開發高效廉價的光催化劑是光解水技術的核心。近年來，氮化碳光催化劑由于其制備工藝簡單，價格低廉，無毒無污染等優點，受到了廣泛的關注。 該工作以具有高結晶度的氮化碳光催化劑polytriazine imides（PTI）單晶為模型，研究了其在光催化全解水反應中的活性面。光催化全解水實驗表明，PTI的性能與其{10-10}/{0001}晶面的面積比呈近似線性關系，進一步證實了{10-10}晶面是光催化反應的活性面。此外，{10-10}晶面比例最大的光催化劑在全解水中的產氫與產氧速率分別達到了１８６μmol／h和９１μmol／h，在３６５ｎｍ單色光照下的量子效率達到了８％，高于之前報道的結果。該論文從分子尺度上研究了氮化碳光催化劑的反應活性面，為高性能氮化碳光催化劑的發展提供了重要的研究基礎。
福州大學
2021-02-01
連續式光催化反應裝置
哈爾濱工程大學
2021-04-10
高效納米催化劑的研制
(1)以表面活性劑-高分子復合體系在溶液中形成的軟物質團簇為模板，采用普通市售白熾燈為輻射源，在溫和條件制備納米鈀催化劑，已獲發明專利授權（授權號：ZL 201210262888.7）。(2)以表面活性劑為模板，采用普通市售白熾燈為輻射源，在溫和條件下獲得有良好光學性質的鈀納米薄片材料。該制備方法條件溫和，制備得到的鈀納米薄片材料，發現在 340nm 附近出現等離子共振吸收峰，發明專利授權（專利號：ZL 201210210613.9）。(3)以六角相溶致液晶為軟模版，分別在避光和可見光的條件下獲得納米 Pd電催化劑，適合用于作電催化劑。此項工作生產周期短，產物均勻性好，易于規模化生產。發明專利授權號：ZL 201210387737.4。(4)以表面活性劑-高分子復合體系為軟模板，利用乙醇為還原劑，采用簡易加熱方式，首次合成了多面體納米鈀材料。發明專利授權號:ZL 201210403633.8。(5)采用超聲波輻射技術，以表面活性劑-高分子復合體系構筑為軟模板，獲得一種具有菊花狀納米鈀聚集體材料。
安徽理工大學
2021-04-13
生物催化生產半胱氨酸
L-半胱氨酸（L-CySH）是組成蛋白質的20多種氨基酸中唯一具有還原性基團巰基的氨基酸，為谷胱甘肽的組成成分之一。由于其分子中含有活性的巰基，具有許多重要的生理功能：可以增強肝功能，用于治療肝炎、肝硬化與肝昏迷等癥狀；可以作為解毒劑，解除苯、萘等有毒芳香物質及藥物中毒；可用于治療因原子能輻射、X射線以及其它短光波所引起的放射性障礙和各種白血球減少癥；有抗過敏與消除過敏癥的作用；可用于蛋白質氨基酸制劑，解毒鎮痛劑、疲勞恢復劑、潰瘍治療劑，L-半胱氨酸還是特效的化痰劑；可促進毛發生長和防止食品氧化等。因此L-半胱氨酸已經廣泛應用于醫藥、食品、化妝品以及飼料工業。此外由L-半胱氨酸可以得到多種衍生物，有鎮痛、消炎、退燒、止痛以及抑制細菌和腫瘤生長的作用，目前也在得到不斷的開發和應用。國內目前L-半胱氨酸的生產主要依靠人或動物的毛發經酸水解或堿水解提取L-半胱氨酸后，再經過電解還原制得L-半胱氨酸。該方法收率低，能耗高，水解過程產生大量刺激性氣體，廢酸處理困難，對環境污染嚴重。隨著L-半胱氨酸生產技術的發展，微生物轉化法制生產L-半胱氨酸逐漸取代了毛發水解制備L-半胱氨酸。微生物轉化法制備工藝以其反應條件溫和、專一性強、對環境友好等優點而日益受到重視。本課題組利用自行篩選的高效菌株，通過高密度培養獲得大量菌體，可以將底物D,L-2-氨基-Δ2-噻唑啉-4-羧酸（D,L-ATC）轉化為L-半胱氨酸，濃度為5.8g /L，轉化率92%，半胱氨酸得率78%。
華東理工大學
2021-04-13
非均相芬頓催化劑
本課題首先對常規的芬頓技術進行了探討分析，研究合成所要的非均相芬頓催化劑。采用St?ber法制備Fe3O4@ SiO2復合粒子，復合合成膨潤土/Fe3O4/Fe0催化劑，對催化劑的制備因素進行實驗探討，分析得到催化性能最優的合成條件，結合對兩種催化劑進行表征分析，得到合成的最佳催化劑。其次，使用備Fe3O4@ SiO2復合粒子做為催化劑處理亞甲基藍模擬廢水，使用膨潤土/Fe3O4/Fe0復合催化劑處理高效氟氯氰菊酯模擬廢水，分別對其處理的廢水的pH值、H2O2用量
南京工業大學
2021-01-12
非晶態合金加氫催化劑
非晶態合金是一類原子排列具有長程無序短程有序特點的材料，其具有優良的物理、化學和力學性能，已成為一種技術潛力很大的新型材料。非晶態合金作為催化劑的研究自二十世紀八十年代以來一直是催化學科研究的熱點問題之一，大量研究成果見諸于報道，但由于種種原因，其工業化進程一直比較緩慢；南開大學開發出了粉末誘導化學鍍法制備負載型非晶態合金催化劑的新方法，進而成功實現了催化劑生產的工業化，并在多個加氫領域中得到應用及試用。如，葡萄糖類加氫，硝基苯類加氫，烯烴，炔烴類加氫，肟基類加氫，腈類加氫等等。與常規的加氫催化劑
南開大學
2021-04-14
新型高熵合金催化劑
新型高熵合金催化劑可以直接代替原有的貴金屬催化體系，大大減少催化劑價格及成本，可廣泛應用于傳統化工催化及新能源電催化領域。
一、項目分類
關鍵核心技術突破
二、成果簡介
90%的化工品生產需要高性能催化劑，清潔能源汽車及燃料電池的商業化也離不開高性能催化劑。然而，現有商用催化劑一般為貴金屬（價格昂貴）或簡單合金（性能及穩定性差），無法實現高效、節能、環保的催化過程及清潔能源利用。
新型高熵合金催化劑可以直接代替原有的貴金屬催化體系，大大減少催化劑價格及成本，可廣泛應用于傳統化工催化及新能源電催化領域。
以化工催化中氨氣氧化制硝酸為例，工業界使用貴金屬PtPdRh催化劑網格，價格高昂，并且反應溫度為900℃。使用納米分散的高熵合金催化劑（PtPdRhCoCe）,整體貴金屬用量減小90%以上，且反應溫度降低200℃，可同時實現性能優異及高度穩定。
因此，通過針對不同反應進行高熵合金催化劑的開發，有望代替貴金屬催化劑，大大提升反應活性及能源效率及產品產出率等。
華中科技大學
2022-07-26