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燃料電池催化劑是燃料電池最重要的材料，其性能的好壞對燃料電池性能有決定性的影響。針對目前廣泛使用的 Pt/C 類燃料電池 存在的耐久性不足、缺乏抗反極功能等問題，本團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種具有良好性能的燃料電池催化劑，具有以下技術(shù)優(yōu)勢：（1）催化活性可完全媲美目前國際品牌的優(yōu)秀催化劑；（2）耐久性可達(dá)商品催化劑的 3-4 倍，可達(dá)到美國能源部對燃料電池催化劑的耐久性要求；（3）具有優(yōu)秀的抗反極性能，其抗反極時(shí)間可比目前的商品催化劑延長 3 倍左右。（4）成本僅為目前市場上燃料電池催化劑的 40%左右。 

在“雙碳”目標(biāo)的背景下，基于可再生能源電解水制氫是真正實(shí)現(xiàn)清潔氫氣來源的“綠氫”技術(shù)。然而，目前制約電解水制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一是貴金屬基電催化劑高昂的價(jià)格。近年來，研究者開發(fā)了多種廉價(jià)、高效的電解水陰極析氫非貴金屬電催化劑，其中硫化鉬（MoS2）基催化劑是迄今為止發(fā)現(xiàn)的析氫性能最好的非貴金屬催化劑之一，其具有類鉑活性。然而，這類高活性催化劑往往更易受到復(fù)雜催化反應(yīng)環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致催化劑表面發(fā)生重構(gòu)并破壞其幾何/電子結(jié)構(gòu)，造成催化劑失活。 基于此，本團(tuán)隊(duì)提出了具有分子選擇性的柵欄工程，解決了高活性Co摻雜MoS2析氫反應(yīng)催化劑活性與穩(wěn)定性之間的權(quán)衡問題。這一策略為設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定的非貴金屬基電催化劑的大規(guī)模應(yīng)用提供了新思路。當(dāng)將該MoS2基（Co-MoS2@CoS2）陰極催化材料與實(shí)驗(yàn)室自制的高活性鈷鎳雙金屬硒化物析氧反應(yīng)陽極配對用于實(shí)驗(yàn)室自制的堿性電解水（AWE）雙電極電解系統(tǒng)時(shí)，在電流密度400 mA/cm2下持續(xù)分解500 h沒有明顯的衰減。 隨著我國進(jìn)一步推進(jìn)去碳化，電解水制氫有望成為能源變革的核心。在此背景下，只有大力推廣電解水制氫，才能滿足不斷增長的綠氫需求。為此，需要大幅擴(kuò)大電解水制氫裝置規(guī)模，讓電解水制氫在國民經(jīng)濟(jì)去碳化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

應(yīng)急備用電源、便攜式動力電源市場。高活性高穩(wěn)定性廉價(jià)催化劑與先進(jìn)制膜工藝相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)電池低功率密度，低壽命的問題。組裝的電池具有高功率密度， 高比能量和機(jī)械式快速換電的優(yōu)勢，在能量密度上遠(yuǎn)超鋰離子電池、鉛酸電池，有望應(yīng)用于便攜式動力電源和應(yīng)急備用市場。 

作為一種重要的醫(yī)藥中間體，5-甲基吡嗪-2-羧酸主要用來合成降 血糖藥物格列吡嗪及降血壓藥物阿昔莫司;同時(shí)，也可用于合成抗結(jié) 核藥物 5-甲基吡嗪-2-羧酸甲酯。采用高效、綠色、環(huán)保的方法大規(guī) 模合成 5-甲基吡嗪-2-羧酸意義重大。目前，5-甲基吡嗪-2-羧酸的工 業(yè)合成以 2,5-二甲基吡嗪為原料，其合成方法主要有如下幾種:(1) KMnO4 氧化法，但該方法中由于高錳酸鉀一般過量使用，容易氧化 生成較多副產(chǎn)物，產(chǎn)品收率低;且更容易生成大量含高錳

研究催化劑在實(shí)際催化反應(yīng)過程中的狀態(tài)對于理解催化劑的催化機(jī)理具有非常重要的意義。實(shí)際催化過程中，氣體分子會通過影響表面能進(jìn)而對催化劑的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)制。但受限于研究方法，在真實(shí)催化環(huán)境中，氣體分子如何重構(gòu)催化劑表面仍然不清楚。此外，除了催化劑表面結(jié)構(gòu)的變化，在催化反應(yīng)過程中，催化劑顆粒整體的結(jié)構(gòu)乃至物相也會發(fā)生變化。

配位聚合物是由無機(jī)金屬中心與橋連的有機(jī)配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。 一、項(xiàng)目進(jìn)展 創(chuàng)意計(jì)劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時(shí)間 祝渙鈞 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 吳凌志 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 鄭毅 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 王梓 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 武辰禹 化學(xué)與化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 2019年9月至2023年6月 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 覃玲 化學(xué)與化工學(xué)院 副教授 多功能配位聚合物材料的合成及應(yīng)用研究 四、項(xiàng)目簡介 配位聚合物是由無機(jī)金屬中心與橋連的有機(jī)配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。它具有多樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且稀疏多孔，密度較低。這些特點(diǎn)使得它在吸附，催化，儲能的各個(gè)方面有著優(yōu)良的效果。 本項(xiàng)目主要目的在于合成鈷/鎳基配位聚合物，選擇合適的有機(jī)配體與金屬離子鈷/鎳通過配位鍵構(gòu)筑得到鈷鎳基配位聚合物，利用單晶衍射、元素分析、紅外光譜等方法對其結(jié)構(gòu)及組成進(jìn)行表征，或者通過合成和摻雜的方式，調(diào)控它的析氫性能，設(shè)計(jì)出高催化活性和穩(wěn)定性、低成本的非貴金屬催化劑。 項(xiàng)目組成員通過設(shè)計(jì)選擇有機(jī)配體與金屬離子，通過溶劑熱方法合成了多種金屬有機(jī)框架材料，并將其熱解得到衍生材料。通過線性伏安掃描法等多種實(shí)驗(yàn)方法測試了它們的電催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始電位為-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通過摻雜Zn2+后，過電位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我們還合成了一種對金屬離子（Fe3+）與抗生素（加替沙星）有明顯檢測效果的鋅基材料，可作為多功能探針檢測水中金屬離子和抗生素的殘余量。由于化合物沒有催化位點(diǎn)，我們通過摻雜鈷金屬的方式，改善了它的電催化析氫性能，使它具有較低的初始電位(-423 mV)、較低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。 項(xiàng)目為研究高性能和穩(wěn)定性的HER電催化劑及金屬離子和抗生素?zé)晒馓结槻牧系脑O(shè)計(jì)合成提供了可行的思路。

作為一種重要的醫(yī)藥中間體，5-甲基吡嗪-2-羧酸主要用來合成 降血糖藥物格列吡嗪及降血壓藥物阿昔莫司；同時(shí)，也可用于合成抗結(jié)核藥物 5-甲基吡嗪-2-羧酸甲酯。采用高效、綠色、環(huán)保的方法大規(guī)模合成 5-甲基吡嗪-2-羧酸意義重大。目前，5-甲基吡嗪-2-羧酸 的工業(yè)合成以 2,5-二甲基吡嗪為原料，其合成方法主要有如下幾種：（1）KMnO4 氧化法，但該方法中由于高錳酸鉀一般過量使用，容易 氧化生成較多副產(chǎn)物，產(chǎn)品收率低；且更容易生成大量含高錳酸鉀及金屬離子的廢水，環(huán)境危害大，不符合環(huán)保、綠色化學(xué)要

本發(fā)明公開了一種微波輔助再生SCR脫硝催化劑的方法。本發(fā)明包括（1）將中毒的SCR脫硝催化劑浸沒于去離子水中，用鼓泡的方法清洗SCR脫硝催化劑；（2）將SCR脫硝催化劑轉(zhuǎn)移至盛有復(fù)孔溶液的容器中浸泡處理；（3）將SCR脫硝催化劑轉(zhuǎn)移至微波裝置中，處理1-10分鐘；（4）將SCR脫硝催化劑轉(zhuǎn)移至有活化液的容器中，浸漬1-4小時(shí)；（5）將SCR脫硝催化劑微波干燥1-20分鐘；（6）將SCR脫硝催化劑在500-600℃條件下煅燒4-7小時(shí)。本發(fā)明原料易得、裝置和工藝簡單、節(jié)能，適用于工業(yè)規(guī)模化再生，經(jīng)過本發(fā)明方法處理的催化劑孔道疏松，孔結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)化，催化劑表面狀況顯著改善，具有活性高，經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)。

截齒表面化學(xué)熱處理方法有滲氮、滲碳、碳氮共滲等。滲氮與其它表面化學(xué)熱處理工藝相比，主要優(yōu)點(diǎn)在于其較低的熱處理溫度（500-600℃），理想溫度為580℃，可在完全調(diào)質(zhì)與回火的條件下對零件進(jìn)行滲氮，而不會對基體的組織及主要性能造成負(fù)面影響，是一個(gè)快速便捷、靈活方便、經(jīng)濟(jì)高效、可控性強(qiáng)的工藝過程。低溫滲氮的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于降低了產(chǎn)生變形的可能性。這樣，零件就可以通過機(jī)械加工得到最終的尺寸，而無須花費(fèi)昂貴的精加工過程。因此，低溫滲氮的實(shí)用性和有效性, 一直受到國內(nèi)外廣泛研究。

成果描述：本課題組首次將固態(tài)儲氫的兩種熱點(diǎn)材料SB和AB用高能球磨的方法復(fù)合，并采用廉價(jià)的固態(tài)酸作為一次高效催化劑直接添加在SB-AB復(fù)合物中以實(shí)現(xiàn)復(fù)合物在溫和條件下的快速有效放氫，不僅克服上述中金屬類催化劑失活和成本的問題，更具有明顯的市場優(yōu)勢和應(yīng)用價(jià)值。此復(fù)合水解體系還具有放氫量高，動力學(xué)性能好等優(yōu)勢，產(chǎn)氫速率和有效放氫量可根據(jù)實(shí)際供氫需求調(diào)控。制氫純度高，與水接觸就能放氫，制備工藝簡單，大大降低了制氫成本，減少環(huán)境限制，滿足隨時(shí)隨地的取用。市場前景分析：1. 氫燃料電池：氫燃料電池能量轉(zhuǎn)換率高，裝置可大可小，非常靈活，無污染無噪音，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。本產(chǎn)品所提供的氫源可直接應(yīng)用于氫燃料電池。 2.便攜式移動電源：可為手機(jī)、筆記本電腦、MP3/MP4等電子設(shè)備隨時(shí)隨地地充電，不需要其他外接電源，無需補(bǔ)充電量，方便快捷，具有非常可觀的市場需求。 3. 氫能發(fā)電機(jī)：可以適用于野外作業(yè)，只要有水的環(huán)境就能使用，副產(chǎn)物對環(huán)境友好可直接排放，靈活機(jī)動。在救災(zāi)搶險(xiǎn)、工程作業(yè)等方面有著很大的優(yōu)勢。 4.氫氣球：大型氫氣球廣泛見于飄浮廣告條幅，高空探測等，是日常生活中最為常見的氫應(yīng)用實(shí)例。本產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)移動式充氫，即使在氣球升空后仍能不斷地補(bǔ)充氫氣，確保氫氣球高空作業(yè)的穩(wěn)定性和耐久性。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：理論放氫量：2127ml/g（20wt%酸添加量） 反應(yīng)1h實(shí)際放氫量(產(chǎn)氫率) 初始反應(yīng)10min內(nèi)放氫量(產(chǎn)氫率) 0 ℃----- 775ml/g (36.4%) 608ml/g (28.6%) 25℃----- 1545ml/g （72.6%） 992ml/g (46.6%) 50℃----- 2112ml/g （99.3%） 1710ml/g (80.4%)