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1. 高品質(zhì)納米鈦白粉的研究及結(jié)構(gòu)化成型納米二氧化鈦由于具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高比表面積、熱穩(wěn)定性、無毒性等特點，并易于與負載金屬間產(chǎn)生SMSI效應(yīng)，在催化工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，諸如：火電廠尾氣脫硝處理、VOCs(揮發(fā)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(shù)廠家可以生產(chǎn)高品級納米鈦白粉。在我國，目前應(yīng)用于催化劑工業(yè)的納米鈦白粉尚未完全國產(chǎn)化，這是煙氣SCR脫硝催化劑等環(huán)保催化劑的價格居高不下的主要原因之一。大多數(shù)國內(nèi)SCR脫硝催化劑是通過引進技術(shù)、設(shè)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(jù)不同燃料尾氣進行配比的技術(shù)經(jīng)驗和訣竅。總體上說，SCR脫硝催化劑在國內(nèi)基本還處于“來料加工”的狀態(tài)(即使是國內(nèi)市場份額較大的東方凱特瑞、無錫龍源等企業(yè))。我們研究室通過探索鈦白粉的物化性質(zhì)、成型性及催化性能三者之間的關(guān)系，嘗試從科學(xué)角度去構(gòu)建適用于SCR脫硝催化劑等環(huán)保催化劑的納米鈦白粉的制備關(guān)鍵技術(shù)。進而在此基礎(chǔ)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(chǎn)品，達到國外同類產(chǎn)品技術(shù)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(yè)級別的蜂窩狀催化劑，從而最終改變目前國內(nèi)煙道氣脫硝催化劑尚處于的“來料加工”狀態(tài)，掌握完全自主的知識產(chǎn)權(quán)。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(fā)，制備具有高比表面積和良好耐熱穩(wěn)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(zhì)含量、助劑(鎢、硅)等的添加、煅燒溫度等對最終產(chǎn)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(shù)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(xué)催化中的應(yīng)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(zhì)波紋板催化劑)等大型設(shè)備的煙氣SCR脫硝催化劑、VOCs(揮發(fā)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(yīng)用，圖-4為工業(yè)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(yè)級柴油車尾氣脫硝用涂層式蜂窩狀催化劑。與商業(yè)鈦白粉的耐熱性對比(900°C 9 h in air)    不同摻雜物質(zhì)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(wěn)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(jié)構(gòu)化載體和反應(yīng)器三者集成化的思想，已成為當前催化領(lǐng)域重要的且被逐漸接受的新思維。從宏觀尺度出發(fā)研制的具有結(jié)構(gòu)化的整體式催化劑，由于糅合了催化劑設(shè)計和反應(yīng)器設(shè)計，從而具有傳質(zhì)傳熱好、床層壓降低、緊湊小型、工程放大簡單等優(yōu)點，有利于提高催化反應(yīng)的活性和選擇性等。在大氣環(huán)保和催化燃燒等氣固相反應(yīng)中已得到廣泛應(yīng)用，在多相反應(yīng)中也顯示了巨大的潛力。但傳統(tǒng)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(wěn)定性不高，易剝離的問題尚未得到完善解決。針對傳統(tǒng)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(fā)展的非涂覆式MMC的比表面積小、孔道難以調(diào)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(jié)構(gòu)的前提下，通過“陽極氧化-擴孔-水熱反應(yīng)-焙燒”的方法，對其孔道結(jié)構(gòu)和化學(xué)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(jié)合陽極氧化和擴孔處理對多孔膜的幾何參數(shù)的調(diào)變，解析水熱反應(yīng)中擬薄水鋁石層的形成機制以及由此帶來的封孔效應(yīng)，創(chuàng)新性地利用金屬自生長和原位相變技術(shù)在MMC上實現(xiàn)大范圍尺度可調(diào)的規(guī)則雙孔道結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)之上，我們通過探索PAA催化劑的構(gòu)效關(guān)系，獲得既利于分散和反應(yīng)又有利于擴散傳質(zhì)的孔道特征，發(fā)展了一套面向具體反應(yīng)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(gòu)造，實現(xiàn)了反應(yīng)場上熱量的快速供給與轉(zhuǎn)移。高度可塑性的金屬基材使得催化劑可以具有復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)，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(xiàn)了快速通電加熱，從室溫到1000°C僅需數(shù)秒，大幅提升了系統(tǒng)啟動性和響應(yīng)性(圖-7)。另外，開發(fā)了金屬中間擴散層技術(shù)和微小龜裂技術(shù)用于改善PAA膜在劇烈機械或熱沖擊下的韌性和穩(wěn)定性，在40000次通電加熱1000°C – 室溫急冷的循環(huán)測試中，未發(fā)現(xiàn)PAA膜的剝落。在研究PAA載體的同時，對其在環(huán)保和新能源領(lǐng)域，尤其是對系統(tǒng)壓損、啟動性、熱應(yīng)答性/熱耦合、輕質(zhì)化及小型化等具有嚴格要求的體系中的應(yīng)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(yè)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(yīng)器或堇青石蜂窩狀反應(yīng)器。主要問題是：① 貴金屬催化劑性能優(yōu)異，但價格昂貴；② 設(shè)備較為龐大，能量利用率低和運轉(zhuǎn)費用過高，從而嚴重限制了向中小型企業(yè)的普及應(yīng)用。貴金屬替代催化劑和高效節(jié)能的緊湊型反應(yīng)器的開發(fā)成為該領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。我們對于有機揮發(fā)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(tǒng)的粒狀負載催化劑、負載型改性PAA整體式催化劑、Bulk型復(fù)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(fā)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(shù)和復(fù)合金屬氧化物技術(shù)的基礎(chǔ)之上，正在從事負載非貴金屬的PAA催化燃燒催化劑的開發(fā)，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(yōu)異性能，通過合理的催化劑成型及反應(yīng)器設(shè)計，提高放/吸熱耦合性，實現(xiàn)高效節(jié)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(yīng)器設(shè)計，在平板狀催化劑的兩側(cè)分別設(shè)置燃燒反應(yīng)和換熱介質(zhì))。同時，在結(jié)合金屬整體式催化劑特性的基礎(chǔ)之上，根據(jù)具體的用途對反應(yīng)體系進行合理的工藝設(shè)計。例如對于低濃度大風(fēng)量尾氣的處理，采用“濃縮–燃燒”一體化設(shè)計，并在反應(yīng)啟動階段采用通電啟動催化反應(yīng)(圖-8)。圖-8 大中小型VOCs催化氧化處理系統(tǒng)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(yīng)，反應(yīng)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(guān)注。2004年起，我們啟動了多功能重整制氫催化劑的開發(fā)(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(xiàn)的鎳氧化、結(jié)焦、燒結(jié)等失活問題，在孔道控制的基礎(chǔ)之上，通過Nickel Aluminate中間層及痕跡量貴金屬添加等技術(shù)的開發(fā)，制備了具有較高壽命并且可以自活化?自復(fù)活的AAO鎳催化劑。在與商業(yè)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(xiàn)出更加優(yōu)異的性能。使用都市煤氣13A為原料，3000h靜態(tài)壽命測試及500回DSS模式測試(Daily startup and shutdown)均取得良好結(jié)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(jié)果表明，采用階段式通電加熱，系統(tǒng)啟動時間可從傳統(tǒng)的外加熱式的1h縮短為10min，從而為實現(xiàn)PEFC的快速啟動提供了有力的技術(shù)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(jié)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(yōu)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(yīng)器的設(shè)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(shè)計，超越CO的SHIFT反應(yīng)的平衡限制，例如采用CO2吸附技術(shù)，或催化膜反應(yīng)器等；3) 生物質(zhì)原料(生物質(zhì)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(chǔ)之上，我們根植于材料化學(xué)工程國家重點實驗室和化學(xué)工程與技術(shù)國家一級重點學(xué)科，進行跨專業(yè)跨學(xué)科的合作，充分發(fā)揮整體式催化劑的特點，逐步拓展其在能源和環(huán)保等領(lǐng)域中的應(yīng)用，例如：1) 金屬基催化劑的放電電極和催化反應(yīng)效果的疊加2) 再生式環(huán)控生保系統(tǒng)二氧化碳的Sabatier反應(yīng)3) 加氫、裂解、C1及C2合成4) 水污染治理上的應(yīng)用5) 傳統(tǒng)化工領(lǐng)域的技術(shù)革新，例如，在催化精餾中實現(xiàn)流道設(shè)計用的塔填料與反應(yīng)用的催化劑的一體化構(gòu)造，用以實現(xiàn)裝置的小型化、降低床層壓降以及解決催化精餾常出現(xiàn)的液泛等問題。

NOx 選擇性催化還原（SCR）技術(shù)在電力和玻璃等行業(yè)得到了大規(guī)模的推廣應(yīng)用，但是，傳統(tǒng)的SCR 催化劑需要在 300℃ 運行，難以應(yīng)用于焦化、冶金化工、酸洗和中小工業(yè)鍋爐等行業(yè)煙氣脫硝工程。北京工業(yè)大學(xué)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(fā)出反應(yīng)溫度為180—400℃的低溫 SCR 催化劑，并將低溫 SCR 催化劑應(yīng)用于草酸、催化劑和金屬板材酸洗等行業(yè)的脫硝工程，也在焦化和玻璃行業(yè)進行了煙氣脫硝應(yīng)用示范工程和工業(yè)側(cè)線實驗，從而形成了低溫 SCR 催化脫硝技術(shù)，為我國解決霧霾污染提供了技術(shù)支持。該技術(shù)主要創(chuàng)新點是利用離子修飾和摻雜技術(shù)提   高了 SCR 催化劑的低溫活性，拓展了 SCR 脫硝技術(shù)應(yīng)用范圍，使低溫?zé)煔猓ǖ陀?300℃）催化脫硝成為可能，該項技術(shù)處于國內(nèi)外領(lǐng)先地位。

本發(fā)明提供一種太陽光自動跟蹤光熱催化-膜分離反應(yīng)系統(tǒng)，旨在提供一種高效光熱催化反應(yīng)系統(tǒng)，它包括光熱催化反應(yīng)區(qū)、膜分離區(qū)、太陽光自動跟蹤儀、系統(tǒng)控制區(qū)、太陽能發(fā)電區(qū)。通過曝氣混合驅(qū)動方式將TiO2催化劑與污染物充分混合，促使混合液循環(huán)流動進行光熱催化反應(yīng)。本系統(tǒng)在太陽光自動跟蹤儀的帶動下能全天候跟蹤太陽光，具有很高的光能利用率和傳質(zhì)效率，太陽光自動跟蹤儀的設(shè)置大大提高了光熱催化反應(yīng)去除污染物的效率，使得光能利用率達到最大化；太陽能發(fā)電區(qū)所提供的電能能夠滿足整個系統(tǒng)所需電量，使本系統(tǒng)擺脫外接電源的束縛，

本發(fā)明涉及一種用于生物油催化提質(zhì)的催化劑及制備方法，包括催化劑活性成分和 催化劑載體，其特征在于，按質(zhì)量百分比計，所述催化劑活性成分及催化劑載體的組成為： NiO 為 10-32wt％；MoO3 為 5-18wt％；CoO 為 5-15wt％；余分為白云石催化劑載體。本發(fā)明 的優(yōu)點在于采用廉價易得的白云石作為催化劑載體，催化活性組分為鎳、鈷和鉬復(fù)合組分， 使生物油酸性減弱、含氧量降低。該催化劑制備簡單、強度大、催化活性強、可再生，不僅 可用于生物質(zhì)制備優(yōu)質(zhì)生物油，也可應(yīng)用于生物油催化重整制氫。

正丁腈是有機合成及醫(yī)藥中間體的關(guān)鍵原料。此前該產(chǎn)品的合成工藝為國內(nèi)生產(chǎn)空白，沒有成熟的合成工藝及工業(yè)催化劑。經(jīng)過多年研究，南開大學(xué)推出的正丁腈用催化劑技術(shù), 采用氣相法連續(xù)生產(chǎn)正丁腈新型催化反應(yīng)工藝與工程技術(shù)，生產(chǎn)的正丁腈純度高，可滿足產(chǎn)品出口的各項指標要求。

二嗪磷又名二嗪農(nóng)、地亞農(nóng)，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(yīng)、價格等原因之前一直未能投產(chǎn)。作為農(nóng)產(chǎn)品出口大國，異丁腈是合成農(nóng)藥二嗪磷的基礎(chǔ)原料, 一直依賴進口,導(dǎo)致二嗪磷生產(chǎn)成本過高, 成為二嗪磷工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸, 制約了它的發(fā)展。南開大學(xué)推出的異丁腈用催化劑技術(shù)

一、項目進展 創(chuàng)意計劃階段 二、負責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時間 學(xué)號 馬培培 化學(xué)化工學(xué)院/安全工程 2019.09/2023.06 201931045227 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 陳永東 化學(xué)化工學(xué)院 博導(dǎo)/教授 能源與環(huán)境納米催化 四、項目簡介 本團隊針對輕型汽車在用車市場存在的三效催化劑低溫活性差、尾氣不達標、壽命短等問題，順應(yīng)國家綠色環(huán)保發(fā)展的大背景，自主研發(fā)出一款活性好、耐高溫壽命長、低成本的汽車尾氣三效催化劑及配套產(chǎn)品。它運用了先進的催化劑制備技術(shù)，“貴金屬合金化”有效提升了催化劑低溫活性，降低了成本。納米尺度調(diào)控催化劑穩(wěn)定性，使催化劑在長時間高溫中表現(xiàn)出了極強的抗燒結(jié)能力，有效延長了催化劑壽命；采用成熟的蜂窩陶瓷多層涂覆技術(shù)，有效避免了催化劑在使用過程中的脫落。基于核心技術(shù)，本團隊發(fā)表SCI論文3篇、申請專利4項，確保產(chǎn)品在市場上的技術(shù)領(lǐng)先地位。 經(jīng)團隊努力，三川催化劑實現(xiàn)了從實驗室制造到尾氣市場應(yīng)用的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合典范。目前，已與四川建安交通工程有限公司達成合作意向，同時與四川中自環(huán)保科技股份有限公司進行聯(lián)合智能制造試生產(chǎn)，并獲得西南石油大學(xué)科技園學(xué)生創(chuàng)業(yè)補貼1萬元。團隊采用TO-B運營模式，充分利用產(chǎn)品安全、環(huán)保的性能優(yōu)勢開展有效的新媒體宣傳推廣工作，采用外包合作的方式進行機械生產(chǎn)，并在后續(xù)發(fā)展中不斷增加產(chǎn)品的研發(fā)投入。預(yù)計月銷售1000臺，均價800元/臺為例，一年可獲毛利482萬余元，毛利率達42.75%。

目前，乙炔法生產(chǎn)PVC的催化劑，幾乎全部采用氯化汞催化劑。大量使用汞觸媒帶來的結(jié)果，不僅是汞資源的迅速枯竭，更重要的是惡劣的環(huán)境污染，汞污染造成的連鎖反應(yīng)，對人類生活產(chǎn)生了極大的負面影響。 為確保我國乙炔法PVC和氯堿產(chǎn)業(yè)的安全發(fā)展，有序推進汞減排，有關(guān)部門的對策是：2012 年，實現(xiàn)電石法PVC行業(yè)低汞觸媒普及率達到50%，并全部合理回收廢汞觸媒；到2015 年，全行業(yè)全部使用低汞觸媒，廢汞觸媒回收率達到100%。 南開大學(xué)與國內(nèi)重要PVC生產(chǎn)企業(yè)合作，工業(yè)放大制備的

目前，咔唑在工業(yè)上是從煤焦油中提取。國內(nèi)生產(chǎn)咔唑的方法是以粗蒽為原料，方法是硫酸萃取，形成硫酸咔唑鹽溶液，然后用氨水反沖析出咔唑，參見：燃料與化工 2013，44（6）37-40。該方法在一定程度上易產(chǎn)生大量工業(yè)廢水。 中國發(fā)明專利申請 CN 101993411A 公開一種合成咔唑的方法，該方法是用鄰氨基聯(lián)苯閉環(huán)脫氫，所用原料是氨或氯苯。這種方法的優(yōu)點是原料易得，但其缺點是無市場競爭力，因為：(1) 合成路線長，反應(yīng)步驟多。每步反應(yīng)都需要復(fù)雜的前處理和后處理，分離