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CuFe2O4復合材料催化氧化有機污染物的性能與機理
一、項目進展
創意計劃階段
二、負責人及成員
姓名
學院/所學專業
入學/畢業時間
學號
馮疇境
化學化工學院環境工程
2019-2023
201931043101
李暄
化學化工學院環境工程
2019-2023
201931043116
羅雨欣
化學化工學院環境工程
2019-2023
201931043111
黃品杰
化學化工學院環境工程
2019-2023
201931043110
張一丹
化學化工學院環境工程
2019-2023
201931043105
三、指導教師
姓名
學院/所學專業
職務/職稱
研究方向
周家斌
化學化工學院
教授
環境材料與污染控制
劉丹
化學化工學院
講師
環境材料與污染控制
四、項目簡介
工業生產當中產生大量的有機廢水需要凈化處理，對此問題，本課題準備采用光催化耦合基于硫酸根自由基的快速降解水中有機污染物。制備出磁性好、易回收且具有良好催化性能的Z型CuFe2O4/MnO2復合材料來活化PMS。PMS在復合催化材料表面會迅速反應生成硫酸根和羥基的自由基，同時在光照下實現電子空穴的有效分離。通過光催化和高級氧化產生的強氧化性的活性物種會爭奪有機物的最外層電子來實現對有機廢水的高效降解。
因為CuFe2O4具有磁性好、易回收、可重復使用、低毒、化學性質穩定、可見光催化活性等優點，可減少二次污染，且能夠高效的活化PMS，此外，PMS可作為電子受體快速轉移和消耗光生電子，實現電子和空穴的有效分離，提高其光催化活性。同時，通過摻雜MnO2顆粒進一步提高CuFe2O4催化劑比表面積，在反應體系中能夠進一步活化PMS產生氧化自由基，從而有效地降解有機物。
西南石油大學
2023-07-20
紫外催化濕式氧化處理高濃度難降解有機廢水研究及產業化
針對高濃度難降解廢液處理的難點問題，開發了綠色、高效、降解徹底的紫外催化濕式氧化工藝。現階段，該技術已應用于高濃度危險有機廢液、垃圾滲濾液、油墨廢水、電鍍廢水、印染廢水等有機廢水的處理。?
哈爾濱工業大學
2021-04-14
.一種環戊酰亞胺催化加氫合成八氫環戊烷[C]吡咯的方法
八氫環戊烷[C]吡咯是一種重要的醫藥中間體，主要用來合成治 療丙型肝炎的關鍵藥物特拉匹韋(Telaprevir)及治療糖尿病的藥物格 列齊特(Gliclazide)，八氫環戊烷[C]吡咯在醫藥工業中有著較大的需 求量，采用環保、經濟的方法，大規模合成八氫環戊烷[C]吡咯有著 重要的意義。早期報道的八氫環戊烷[C]吡咯的合成方法是采用 LiAlH4 在四 氫呋喃溶液中還原環戊酰亞胺，八氫環戊烷[C]吡咯的收率可達 51%; 中國專利(CN2013106276
蘭州大學
2021-04-14
固體酸催化碳水化合物制備5-羥甲基呋喃甲醛（HMF）
碳水化合物是生物質資源的主要組成部分，如何有效地將其轉化為能源材料和大宗化學品是實現生物質資源利用的重要環節。5-羥甲基糠醛(HMF)是連接石油化工和基于碳水化合物化學的一種非常重要的平臺化合物，由六碳糖轉化生成5-羥甲基糠醛(HMF)是實現以上環節的關健。 采用酸改性的固體酸催化劑對碳水化合物轉化為HMF表現出很好的催化活性，開發了由果糖或果聚糖催化制備HMF的化學工藝，研究了固體酸的組成和性質、反應條件對HMF收率的影響。在130 ℃、DMSO溶劑、條件下，以CSZA-3固體酸為催化劑，由葡萄糖轉化為HMF可以獲得最佳收率47.6 %；以CSZ固體為催化劑，由果糖轉化為HMF可以獲得60 %以上的收率。
四川大學
2015-12-22
可替代貴金屬催化劑，天津大學團隊將鋰電池廢料變廢為寶
由于高能量和高功率密度，鋰離子電池已成為便攜式電子產品和電動汽車的主流電源。隨著鋰離子電池產品的普及，大量廢舊電池的出現，也將對生態環境保護造成壓力。近日，天津大學教授胡文彬、陳亞楠團隊在《中國科學材料》發表研究論文《變廢為寶：富缺陷鎳摻雜磷酸鐵鋰用于高效電催化析氧反應》，利用簡單浸漬法結合電化學原位轉化，可將廢舊電池正極材料磷酸鐵鋰轉變成高效的析氧反應電催化劑。
天津大學
2021-09-14
利用304型不銹鋼網基電分解水析氫、析氧催化電極
為電解水領域展示了一種以廉價的不銹鋼網衍生出的能夠在堿性條件下高效分解水的電極材料。通過將普通商用的304型柔性不銹鋼網進行酸腐蝕剝離并在高溫利用氨氣以及磷化氫氣體活化處理，分別制備出了性能媲美金屬鉑和氧化銥電極性能的陽極和陰極電極。這種電極具有以下優點： （1）成本低廉：304型柔性不銹鋼網每平方米售價40美元，而其他常用的非貴金屬替代電極材料如鎳網每平方米100美元，碳布每平方米875美元。金屬鉑和二氧化銥就更加昂貴得多。 （2）活性優異：得益于表面的腐蝕剝離增加的活性比表面積以及高溫氨氣或磷化氫氣體的燒灼引入的氮或磷原子，制備的氮摻雜活化電極析氫活性與金屬鉑相近，磷摻雜活化電極析氧活性較二氧化銥高。電解水整體體系性能比傳統組合金屬鉑-二氧化銥系統的超電勢還要小。 （3）性能穩定：整個體系將近6天不間斷工作時間之內性能未觀察到任何衰減。
中山大學
2021-04-13
催化二氧化碳和環氧化合物制取環碳酸酯
隨著人們對于環境問題的日益重視，由于溫室氣體二氧化碳所引起的全球氣候環境問題 受到廣泛的關注。解決該問題除了從源頭入手，倡導節能減排之外，尋求利用二氧化碳的方法 同樣重要。二氧化碳和環氧化合物反應生成環狀碳酸酯是目前廣泛被研究的化學固定二氧化 碳的重要方法之一，該反應無其他產物生成，原子利用率100%。本項目所使用的催化劑是自 主開發的，將催化活性物質負載到生物質上構建綠色多相催化劑。結合之前的研究成果，催化 反應在連續實驗裝置
華東理工大學
2021-04-14
聚苯乙烯催化氫化制備新型材料氫化聚苯乙烯
聚苯乙烯 (PS) 是用途廣泛的重要聚合物，透明性好，但性脆易裂、拉伸強度低、耐熱耐氧性能差。通過氫化改性，鏈上苯基加氫得到的聚環己烷基乙烯(PCHE)耐熱、耐氧、拉伸強度、抗吸水等性能大幅提高。所制備得到PCHE產品的各項性能均優于PS、聚碳酸酯 (PC) 材料，PCHE透光率高達91%，PCHE的應力-光學系數也很低；PCHE耐沖擊，質量輕 (比PC更輕) 、強度高，易加工；PCHE耐腐蝕、耐溫耐濕；PCHE可以作為汽車、高鐵、光學儀器等用高等透明樹脂，是目前應用量大、價格高的PC材料的優良替代材料。然而聚合物加氫體系具有與小分子體系完全不同的特點，其分子尺寸大 (40-60 nm) 、聚合物溶液粘度遠高于小分子溶液，傳統粉末狀催化劑存在分離困難、加氫速度慢、加氫條件苛刻等缺點亟待解決。本項目采用專用催化劑進行PS加氫。不僅有利于催化劑與物系的分離，有利于高粘流體的流動，強化物質傳遞。具有良好應用前景和經濟價值。
華東理工大學
2021-04-13
一種環戊酰亞胺催化加氫合成八氫環戊烷[C]吡咯的方法
八氫環戊烷[C]吡咯是一種重要的醫藥中間體，主要用來合成治療丙型肝炎的關鍵藥物特拉匹韋（Telaprevir）及治療糖尿病的藥物格列齊特（Gliclazide），八氫環戊烷[C]吡咯在醫藥工業中有著較大的需求量，采用環保、經濟的方法，大規模合成八氫環戊烷[C]吡咯有著重要的意義。早期報道的八氫環戊烷[C]吡咯的合成方法是采用LiAlH4在四氫呋喃溶液中還原環戊酰亞胺，八氫環戊烷[C]吡咯的收率可達51%；中國專利（CN201310627653.8）公開了一種采用NaBH4為還原劑、ZnCl2為促進劑、在適當溶劑中還原環戊酰亞胺合成八氫環戊烷[C]吡咯的方法。上述兩種方法中，前者所用的還原劑LiAlH4是一種遇水易劇烈分解的化學試劑，在較大規模使用合成八氫環戊烷[C]吡咯時，存在不可忽視的安全隱患，同時，有較大量有害廢水排放；后者所使用的NaBH4/ZnCl2還原體系，在實際工業生產中易產生大量的含硼、含鋅工業廢水，不符合環保、綠色化學要求。
成果亮點
本課題針對現有以環戊酰亞胺為原料合成八氫環戊烷[C]吡咯的方法的缺點而提供一種更加綠色環保、高效、經濟的催化加氫合成八氫環戊烷[C]吡咯的方法。本課題發明了一種PtV/-Al2O3負載型催化劑，采用高壓催化加氫反應實現了環戊酰亞胺高效催化加氫合成八氫環戊烷[C]吡咯。催化劑的制備方法簡單、成本較低；催化加氫方法更加綠色環保，操作簡單、易控制，易于工業化放大生產。
蘭州大學
2021-01-12
一種利用鉑基催化劑用于巴豆醛加氫制備巴豆醇的方法
本發明提出一種利用鉑基催化劑用于巴豆醛加氫制備巴豆醇的方法，鉑基催化劑的連續流制備方法，相比于浸漬法用時長，取決操作人員的手法和易混合不均等問題，該方法更為簡單高效并且可一步且連續生產。采用毫米級管式反應器，強化氣液固三相接觸效率，通過超高比表面積和湍流效應，實現前驅體溶液的均勻混合與界面反應。該方法將傳統多步工藝整合為連續化流程，提升催化劑晶面結構可控性和活性位點分布一致性。實驗表明，使用該方法制備的5%Pt/ZnO催化劑，在3MPa H<subgt;2</subgt;、170℃下反應5小時，巴豆醛轉化率和巴豆醇選擇性分別達96.53%和84.52%，收率優異。機械化操作避免人為誤差，提高生產效率和重復性。
南京工業大學
2021-01-12