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基于目前世界上亟需解決的環(huán)境污染和能源危機(jī)兩大問題，開發(fā)一種同時(shí)凈化環(huán)境與能源轉(zhuǎn)化的裝置將具有巨大的應(yīng)用潛力。因此對于水體環(huán)境污染處理和清潔能源生產(chǎn)本課題組已開發(fā)出有效的技術(shù)——光電催化有機(jī)污染物降解協(xié)同產(chǎn)氫。開發(fā)了新型金屬氧化物納米管陣列異質(zhì)結(jié)雜化光電催化體系,在電場誘導(dǎo)下，使光生電子與空穴分別于陰極和陽極氧化降解有機(jī)污染物與析氫，實(shí)現(xiàn)光電催化同步去污與制氫。通過增強(qiáng)納米管陣列與基底相互作用，納米管本體結(jié)晶度提高或單晶化，納米管管壁表面形成異質(zhì)結(jié)光催化雜化體系和導(dǎo)電碳基材料的修飾等途徑，提高光生電子傳輸速率，促成電子與空穴有效分離，拓寬體系的光響應(yīng)范圍，提高光的吸收效率與量子效率。結(jié)合表征等手段及分析，闡明光電催化體系的構(gòu)效關(guān)系，設(shè)計(jì)出高效、穩(wěn)定的新型光電催化構(gòu)筑應(yīng)用于污水的資源化。通過兩個反應(yīng)過程的相互促進(jìn)，不僅提高了光催化效率，而且符合變“廢”為寶的綠色能源化學(xué)理念；構(gòu)建了新型光催化反應(yīng)器和高性能光電催化劑；發(fā)展了光電協(xié)同催化理論在同步去污-制氫反應(yīng)中的應(yīng)用。

項(xiàng)目主要包括以下兩大類催化劑及催化反應(yīng)器：1、 柴油車尾氣凈化催化劑 該類產(chǎn)品主要是指柴油車尾氣凈化用的SCR催化劑和DOC催化劑。2014年3月,產(chǎn)品在天津索克汽車試驗(yàn)有限公司通過了工業(yè)級柴油車尾氣凈化催化劑(蜂窩狀陶瓷催化劑)的國IV標(biāo)準(zhǔn)臺架測試，性能與進(jìn)口產(chǎn)品持平。其后在2015年5月，產(chǎn)品在朝陽柴油機(jī)有限公司通過了國V標(biāo)準(zhǔn)的臺架測試。

醋酸丁酯是重要的基礎(chǔ)有機(jī)化工原料，大量用作各過程的溶劑、萃取劑和脫水劑。但國內(nèi)目前生產(chǎn)過程依然采用傳統(tǒng)的硫酸催化酯化—反應(yīng)后再分離工藝。由于硫酸腐蝕性和氧化性強(qiáng)，設(shè)備腐蝕與副反應(yīng)嚴(yán)重，酯化過程也需在傳熱性能差的搪瓷反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)和分離都不理想，因而該工藝生產(chǎn)效率低下，不是綠色化的生產(chǎn)。此外，雖然采用固體酸代替硫酸的研究已較多，卻由于催化劑在酯化釜內(nèi)容易破碎粉化以及雜質(zhì)積累而降低催化效果，工業(yè)化困難。我校新技術(shù)可在原有醋酸丁酯綠色化工業(yè)生產(chǎn)的固體酸

1. 痛點(diǎn)問題 催化已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。90%以上的化學(xué)生產(chǎn)過程都離不開催化。催化領(lǐng)域的每一次重大突破，都極大地改變了人類的生產(chǎn)與生活方式。 傳統(tǒng)的有機(jī)配體支撐/配位的過渡金屬催化劑被稱為“有機(jī)金屬絡(luò)合物催化劑”體系，存在有機(jī)配體制備復(fù)雜、昂貴、周期長、污染大以及催化劑不穩(wěn)定和難以回收利用，反應(yīng)條件苛刻危險(xiǎn)等問題，嚴(yán)重限制了其大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。 2. 解決方案 該項(xiàng)技術(shù)提出了“無機(jī)配體配位/支撐金屬催化劑”的原創(chuàng)性新概念（中國科學(xué)報(bào)，科學(xué)網(wǎng)和教育部科技轉(zhuǎn)移中心等媒體報(bào)道http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/8/416736.shtm），相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature子刊和《德國應(yīng)用化學(xué)》等世界著名學(xué)術(shù)刊物上，開創(chuàng)了多金屬氧化物均相催化的新領(lǐng)域。其基本原理是利用具有優(yōu)良電子轉(zhuǎn)移能力的金屬氧化物作為無機(jī)配體，與金屬絡(luò)合配位，在過渡金屬周圍薪酬電子蓄水池，通過均相催化等手段控制電子的轉(zhuǎn)移，從而控制化學(xué)反應(yīng)的選擇性和活性。 這種高效、簡單、低廉、綠色、環(huán)保和易回收利用的催化劑合成和應(yīng)用方法解決了傳統(tǒng)“有機(jī)金屬絡(luò)合物催化劑”存在的根本性難題。為目前化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)上諸如氧化、縮合、偶聯(lián)和硝化等高污染的反應(yīng)提供了全新的解決方案。 3.合作需求 與材料，能源，綠色化工，生物醫(yī)藥，染料中間體，食品領(lǐng)域的企業(yè)合作，開展產(chǎn)業(yè)化探索。

日前，天津大學(xué)成功打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)“試錯法”局限，取得了開發(fā)重要化工催化材料的新進(jìn)展。該校新能源化工團(tuán)隊(duì)通過合金催化劑“孤立度”描述符的構(gòu)建，只需向程序輸入催化劑結(jié)構(gòu)參數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)烷烴脫氫催化劑“一鍵篩選”。

項(xiàng)目研究背景 ：汽車尾氣排放的一氧化碳、烴類、氮氧化物等有害氣 體已構(gòu)成了污染大氣的重要源頭，控制汽車排放污染，一直是各國競相研 發(fā)生產(chǎn)的重要課題。 本項(xiàng)目已經(jīng)研制出歐洲 II 號標(biāo)準(zhǔn)的汽車尾氣凈化催化 器，使用壽命大約在 8 萬公里以上。 項(xiàng)目特點(diǎn) ：采用富鑭稀土、過渡金屬、貴金屬制成的汽車尾氣凈化催 化劑，將貴金屬含量控制在 8/10000 以內(nèi)，降低了生產(chǎn)成本。采用超細(xì)鋁

南開大學(xué)課題組以新型納米催化材料的制備為切入點(diǎn)，研究了汽車尾氣中NOx的催化還原和飲用水中硝酸根的催化脫除，并探討了納米TiO2載體上負(fù)載金屬形貌控制機(jī)理，硝酸根的催化脫除機(jī)理以及汽車尾氣中NOx的凈化和工業(yè)應(yīng)用等問題。創(chuàng)新性采用光催化法控制Me/TiO2催化劑中負(fù)載金屬的形貌，克服了傳統(tǒng)催化劑的制備弱點(diǎn)。光催化還原硝酸根的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.4%，生成理想產(chǎn)物N2的選擇性達(dá)99.9%，具有十

本發(fā)明提供一種改性TiO2光催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：聚苯乙烯乳液的制備；Fe3O4顆粒的制備；溶膠-凝膠法制備聚苯乙烯(PS)改性TiO2；制備功能性TiO2。本發(fā)明的效果是該方法制備的多孔TiO2以聚苯乙烯為模板，對廢舊泡沫塑料進(jìn)行二次利用，制備出高比表面積的PS改性TiO2光催化劑，體現(xiàn)了資源的無害化處理方式，成本低廉、經(jīng)濟(jì)，操作簡單。在PS改性基礎(chǔ)上，通過引入Fe3O4，使得催化劑吸收波長紅移，提高了太陽光利用率。

石墨烯基多種納米復(fù)合材料的制備及用于光催化技術(shù)。

汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，能源需求巨大，機(jī)動車尾氣的排放造成的環(huán)境污染日趨 嚴(yán)重。氫-氧質(zhì)子交換膜動力燃料電池（PEMFC）以其高效、潔凈、兼容可再生能 源技術(shù)等特點(diǎn)，被認(rèn)為是后石油時(shí)代解決移動高性能動力電池的理想方案。然而, 當(dāng)前PEMFC所使用的催化劑為貴金屬Pt基催化劑，其對Pt資源的需求巨大，成 本高昂，難以成功商業(yè)化推廣。因此，開發(fā)出符合動力輸出性能的非鉗燃料電池 技術(shù)，契合我國對高效節(jié)能、環(huán)境友好的高性能動力電池汽車的迫切需求。 以該項(xiàng)目為依托制備的非貴金屬燃料電池催化劑以可以使單電池的最大輸出 功率達(dá)到0. 6 W. cm-2,已經(jīng)完全達(dá)到貴金屬Pt基燃料電池的輸出性能，可以滿 足動力輸入應(yīng)用要求。目前，該催化劑形成完全自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，屬于國際 一流國內(nèi)領(lǐng)軍的高科技技術(shù)。該催化劑的成功推廣勢必將從根本上解決機(jī)動汽車 尾氣對我國環(huán)境的污染問題，降低對石化能源的需求。 市場及經(jīng)濟(jì)效益分析： 全球范圍內(nèi)，燃料電池行業(yè)發(fā)展迅猛，行業(yè)總體步入正軌。2010年，燃料 電池堆的全球出貨量有23萬臺，而在2007年只有1. 1萬臺出貨量，2011年至 2012年的全球燃料電池的出貨量有85%的年增長速度。在2010年全球售出的燃 料電池中，便攜式燃料電池占到這一總數(shù)的95%,其中超過97%采用質(zhì)子交換 膜燃料電池技術(shù)。2007年至2010年間，燃料電池出貨量翻了 20倍。從應(yīng)用上 看便攜式小幅增長，交通運(yùn)輸應(yīng)用在近幾年大幅增長，而在電站的應(yīng)用則呈現(xiàn)平 穩(wěn)增長態(tài)勢。2012年，燃料電池行業(yè)的收入超過10億美元的全世界市值，并且 亞太國家運(yùn)送超過3/4的燃料電池系統(tǒng)到世界各地。2014年起，按每年22. 6% 的復(fù)合年增長率計(jì)算，全球燃料電池產(chǎn)能在2020年預(yù)計(jì)將達(dá)到664.5兆瓦。在 未來六年時(shí)間里，各國政府對加氫站及相關(guān)氫基礎(chǔ)設(shè)施的投入將成為這一增長的 推動力量。隨著燃料電池技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，作為其關(guān)鍵材料的催 化劑必將具有廣闊的市場應(yīng)用前景和豐厚的利潤。 另外，制備該催化劑的原產(chǎn)料價(jià)格便宜、方法和工藝非常簡單, 且生產(chǎn)過程中不會對環(huán)境造成污染，很容易開展下一步工業(yè)生產(chǎn)。