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成果簡介羧酸和醇的酯化是一類經(jīng)典的有機合成反應， 羧酸酯在藥品、 食品防腐劑、溶劑、 化妝品和生物燃料等領域有廣泛的應用。 目前， 工業(yè)上酯化反應通常使用硫酸為催化劑， 但硫酸腐蝕強， 化學性質(zhì)活潑， 酯化過程不可避免發(fā)生碳化、 聚合等多種副反應， 后處理程序復雜， 且產(chǎn)生大量廢酸造成環(huán)境污染。本項目采用固體超強酸作為催化劑， 除了可避免液體無機酸存在的設備腐蝕和副產(chǎn)物多問題外， 還可在氣固相反應體系中連續(xù)進行酯化反應， 具有反應速度快、 催化活性高、 易于與產(chǎn)物分離、

納米石墨烯是經(jīng)由有機合成路線制備的稠合苯環(huán)組成的納米片狀材料，其結(jié)構(gòu)可以在有機合成過程中精確控制，并通過碳譜、氫譜等手段表征。研究團隊以自制的納米石墨烯、商業(yè)化的含氮化合物、鐵鹽和二維石墨烯為前驅(qū)體，經(jīng)過高溫焙燒和酸洗處理，最終得到了高效的酸性氧還原催化劑。催化劑合成過程中，高溫條件下三聚氰胺提供的氮原子傾向于取代納米石墨烯的邊緣碳原子，并以此錨定

項目研究內(nèi)容 ：本項目建立了一套廢機油催化裂解制燃料柴油新工 藝，研究開發(fā)了裂解催化劑和精制復合萃取劑。新工藝降低了催化裂解溫 度 70℃，燃油收率達 92.%。具有工藝簡便、節(jié)能、收率高、投資少、產(chǎn) 品成本低等優(yōu)點。工藝過程封閉循環(huán)，無油渣排放，裂解氣回收利用，符 合節(jié)能減排、清潔、安全生產(chǎn)的目標。 推廣應用情況 ：在南昌市建立了一套年處理 3000 噸廢機油的生產(chǎn)裝 置。處理了危險污染物廢機油

項目研究背景： 有機硅材料兼具有機硅聚合物和無機聚合物的特性， 因而具有優(yōu)良的介電性、耐高溫特性、生理惰性、防潮、絕緣、耐氣候老 化等優(yōu)異性能，被廣泛應用在航空航天、軍用技術、電子電氣工業(yè)、紡織 造紙、建筑工業(yè)、化學工業(yè)、金屬和油漆工業(yè)、醫(yī)藥醫(yī)療等領域，被形象 的譽為 “工業(yè)味精 ”。近年來，我國有機硅產(chǎn)品的消費量呈逐年上升的趨勢， 有機硅材料被列為國家重點貴發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。 技術原理： 主要對有機硅高沸物和低沸物裂

提出了一種簡便的制備方法，采用苯胺錨定和微波還原等技術手段，得到了完全分散在石墨烯上的鉑原子位點。這些分散的鉑原子位點最大限度地利用了鉑的催化性能，從而大大降低了鉑的用量，顯著提高了鉑的質(zhì)量活性。實驗結(jié)果表明，在鉑的用量降低到商業(yè)鉑碳催化劑的1/50的條件下，仍然能達到商業(yè)鉑碳催化劑的性能。同時，苯胺錨定可以防止鉑原子在催化過程中聚集，從而提高了催化劑的穩(wěn)定性。 在對鉑單原子催化劑的研

人類在發(fā)展過程中目前面臨能源危機和環(huán)境污染雙重壓力。在能源消費方面，目前世界能源消耗91%的是一次性礦物燃料能源，但礦物燃料是有限的，不可能成為人類的永久性能源。因此尋找可替代化石能源的新能源是人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 據(jù)估計，全世界每年由光合作用而固定的碳達2×1011 噸，含能量達3×1018 千焦，可開發(fā)的能源約相當于全世界每年耗能量的10 倍；生成的可利用干生物質(zhì)約為1700 億噸，而目前將其作為能源來利用的僅為13 億噸，約占其總產(chǎn)量的0.76％，生物質(zhì)資源開發(fā)利用潛力巨大。據(jù)測算，我國擁有的生物質(zhì)能資源為50 億噸左右，是我國目前總能耗的4 倍左右[5]。生物質(zhì)資源雖然豐富，但由于保存和轉(zhuǎn)化的技術落后導致生物質(zhì)資源浪費嚴重，如秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在田間焚燒，林業(yè)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的木屑、鋸末等被直接丟棄，食品加工的殼、皮等被當作垃圾填埋，這不僅污染了環(huán)境，還造成了生物質(zhì)資源的巨大浪費 利用生物質(zhì)制備炭材料，在能源領域利用可以直接作為燃料使用，可以避免生物質(zhì)原料本身能量密度低、體積龐大難于運輸?shù)缺锥?，同時相對于燃煤可以減少硫排放，從而減少對環(huán)境的污染，但目前制造成本高，只有在特定的場合才使用，目前生物質(zhì)炭在能源方面主要作為高端的燃料電池正極材料。另一方面生物質(zhì)炭本身的多孔性致使它具有巨大的比表面積、發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)以及較好的化學穩(wěn)定性和機械強度，在環(huán)保領域?qū)χ亟饘倭己玫奈叫阅埽虼藢χ亟饘購U水處理及土壤恢復與改良具有巨大的應用潛力[8-14]。 由于傳統(tǒng)工藝制造活性炭成本高，因此限制了其應用范圍。如何最大限度降低制造成本是科研工作必須努力的方向。 生物質(zhì)炭的制備方法主要分為：熱分解法，微波炭化法，水熱炭化法。熱分解炭化法是目前制備生物質(zhì)炭的主要方法，熱分解制備生物質(zhì)炭是在隔絕空氣條件下生物質(zhì)的高溫裂解成炭，一般需要炭化與活化兩個過程且二者可分步或同步進行。首先炭化過程是在300 –1000 0C下使生物質(zhì)中分子鏈中C-O、C-C鍵斷裂成炭，隨著溫度的升高, 生物質(zhì)炭的產(chǎn)量降低, 含碳量逐漸增加?；罨哪康氖抢脷怏w或化學物質(zhì)改變炭化料的內(nèi)部結(jié)構(gòu), 擴大孔體積, 增加活性炭的吸附性能。物理活化采用如水蒸氣、空氣、CO2進行活化；化學活化則采用化學物質(zhì)如NaOH，ZnCl2，KOH, K2CO3等在600~11000C下活化，得到活性生物質(zhì)炭產(chǎn)品。熱分解法的缺點在于反應時間長，反應耗能大，傳熱效率低和反應原料加熱不均勻等。微波炭化法則是通過被加熱體內(nèi)部偶極分子的高頻往復運動，使分子間相互碰撞產(chǎn)生大量摩擦熱量，繼而使物料內(nèi)外部同時快速均勻升溫從而達到裂解及炭化的目的。微波加熱具有操作簡單、升溫速率快、反應效率高、可選擇性均勻加熱等優(yōu)點。生物質(zhì)通過微波炭化處理其活性炭得率較高(一般達到40%左右)且表面積大。但微波炭化的不足在于物料的反應溫度不能精確控制，過量的微波輻射將對人體健康有損害且工業(yè)化放大過程比較困難。水熱炭化法是在一定溫度(一般200 ℃)和壓強（下將水熱反應釜內(nèi)的生物質(zhì)( 碳水化合物、有機分子和廢棄生物質(zhì)等) 、催化劑和水進行加熱，實現(xiàn)對生物質(zhì)炭化的過程。水熱炭化一般制得的生物質(zhì)表面積小一般500m2/g以下，同時反應時間長，因此生產(chǎn)成本較高。 總之制備生物質(zhì)炭材料具有豐富的原料來源，同時在能源及環(huán)境方面具有廣闊的應用前景，尤其在重金屬污染治理及土壤恢復及改良前景更為廣闊。但目前生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭流程長，分解溫度高，造成生產(chǎn)成本高而致使生物質(zhì)的利用率低。如何更高效、成本更低廉實現(xiàn)生物質(zhì)的炭轉(zhuǎn)化，無論對于人類能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及環(huán)境保護均有十分重要的現(xiàn)實意義。 本項目提出了一種酸催化裂解炭化生物質(zhì)原料的方法，采用酸催化直接將生物質(zhì)分解及炭化，并在低溫下(2000C左右)加速炭化及活化(6000C以下) 過程，吸收炭化及活化過程蒸發(fā)的酸及液態(tài)有機物，酸進行循環(huán)利用，實現(xiàn)生物質(zhì)炭材料綠色制備。由此可以制備出生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上，得率達到50%以上，從而降低生物質(zhì)炭的制造成本，拓寬其應用范圍。二．技術路線酸催化生產(chǎn)技術路線見下圖，生物質(zhì)粉碎后，采用一定酸浸濕潤，干燥后進行炭化及活化，控制在4000C下炭化完全冷卻，炭化活化過程進行酸回收并返回使用，炭化完全后冷卻，加粘結(jié)劑壓塊便得到生物質(zhì)炭。  圖1 酸催化制備生物質(zhì)炭工藝流程三．技術開發(fā)內(nèi)容及指標技術開發(fā)內(nèi)容生物質(zhì)原料的篩選及酸種類的篩選溫度、時間工藝參數(shù)的優(yōu)化；粘結(jié)劑的選擇與添加工藝確定日處理1噸中試放大設備選擇與設計；技術指標生物質(zhì)炭得率大于50%；生物質(zhì)炭的碳含量高于80%；生物質(zhì)炭燃燒后的灰分小于5%；生物質(zhì)炭材料比表面在1000m2/g以上。四．經(jīng)濟效益初步分析生物質(zhì)炭售價按3000元/噸計算，原材料及處理成本約1500元/噸；按年生產(chǎn)1萬噸計算，年效益為=（3000-1500）x10000=1500萬元。 本項目作為生物質(zhì)炭新工藝相對于傳統(tǒng)工藝，大幅度提高了生物質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化效率及降低了生產(chǎn)成本，因此經(jīng)濟效益非常顯著，如果作為活性炭使用效益更加顯著。同時具有很好的推廣前景。

本發(fā)明涉及一種催化分解磷石膏的方法。其技術方案是：按磷石膏和炭化稻殼的質(zhì)量比為(20——1)︰1，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料。再將所述的混合料放入管式爐中，在600——900℃條件下進行催化分解反應，反應時間為60——180min，反應得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應得到的固體產(chǎn)物為活性石灰、或為硅酸鈣、或為活性石灰和硅酸鈣。其中：所述磷石膏的粒度為0.175——0.043mm，磷石膏的CaSO4為70——95wt%；所述炭化稻殼的粒度為0.175——0.043mm，炭化稻殼中：C為10——80wt%，SiO2為19——89wt%。本發(fā)明不僅能有效降低反應溫度、加快反應速度、減少能耗和降低生產(chǎn)成本，且能實現(xiàn)對固體產(chǎn)物成分的精確控制。 （注：本項目發(fā)布于2014年）

全球每年廢石油加氫催化劑的產(chǎn)量約 15~17 萬噸，其中富含鉬、鎢、鈷、鎳、釩等戰(zhàn)略金屬。本團隊研發(fā)了廢催化劑中油的高效脫除與回收技術，實現(xiàn)廢催化劑中高含量油的資源化利用。開發(fā)廢催化劑火法還原熔煉富集金屬-多金屬锍濕法提取技術，突破廢催化劑組分復雜、有價金屬難以提取的難題。基于元素的地球化學成礦原理，開發(fā)催化劑浸出液中鎢、鉬、釩的高效分離技術。通過上述技術的耦合，形成廢石油加氫催化劑資源化利用技術集成。 通過本技術，廢加氫催化劑中油的脫除率大于 80%，并以有機油和可燃性氣體形式回收。催化劑中 Ni、Co、Mo、W、V 總回收率大于 90%，其中，鎳以硫酸鎳產(chǎn)出、鈷以硫酸鈷產(chǎn)出、釩以釩酸銨產(chǎn)出、鎢鉬以混合鹽產(chǎn)出。所產(chǎn)生的廢渣達到無害化標準，煙氣經(jīng)處理后可達標排放。

隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)量和保有量迅速增加，汽車尾氣排放給城市空氣造成的污染日益嚴重。控制汽車尾氣污染的最有效途徑是降低單車排放量，安裝汽車尾氣凈化催化劑是目前最有效的方法之一，其關鍵是高效汽車尾氣凈化催化劑的開發(fā)。根據(jù)汽車工業(yè)和燃油品質(zhì)的發(fā)展趨勢，我們對汽車尾氣凈化的關鍵催化反應、凈化催化劑的組成、稀土與（非）貴金屬組分的相互作用等方面開展了廣泛的應用基礎研究，采用氧化共沉淀法、尿素水熱法、反相微乳液法等制備了高穩(wěn)定性與高儲放氧性能的稀土基儲氧材料；采用纖維素模板法和反相微乳液法等制備了大表面積和高熱穩(wěn)定性的氧化鋁基復合氧化物；為了降低凈化催化劑的成本，充分結(jié)合我國豐富的稀土資源，開展了"稀土－非貴金屬－微量貴金屬"的催化劑設計方案，使催化劑的成本明顯下降；發(fā)展了整體式催化劑的制備方法，形成了一次涂覆可制備出均質(zhì)、穩(wěn)定的整體式催化劑的專有技術；解決了從實驗室研究到工業(yè)化生產(chǎn)的工程化問題，在多家企業(yè)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。使用本技術生產(chǎn)的汽車尾氣三效催化凈化器后，汽車尾氣的排放可達到歐－Ⅳ排放標準，同時核心技術在工業(yè)源有毒有害污染物的催化凈化和天然氣催化燃燒中得到了廣泛應用，取得了很好的應用效果。 本項目申請了10項中國發(fā)明專利（已授權(quán)6項）和2項國際發(fā)明專利，2005年獲第七屆上海國際工業(yè)博覽會創(chuàng)新獎，2006年獲上海市技術發(fā)明一等獎，2009年獲國家科技進步二等獎。

開發(fā)了一種新型層狀復合型加氫脫硫催化劑。將活性離子通過靜電相互作用均勻地分散到有機改性的層狀粘土材料的層狀結(jié)構(gòu)中，通過吸附、浸漬、干燥、擠出成型，再經(jīng)焙燒、硫化處理制備得到鎳鉬鎢復合硫化物納米顆粒均勻分散地在粘土的層狀結(jié)構(gòu)中，形成層狀復合型加氫脫硫催化劑。該新型、高效的加氫脫硫催化劑，脫硫效率高達99%以上，同時具有很好的催化穩(wěn)定性，特別適用于石油產(chǎn)品中硫的脫除。