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[成果] 1700520381 北京
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:项目原创发明了一种新型复合离子液体,替代传统的氢氟酸/浓硫酸作为催化剂,开发成功出一项全新的绿色、安全、环保的碳四烷基化技术。其核心创新为:1)研制发明了高活性和选择性的复合离子液体催化剂;2)复合离子液体碳四烷基化新工艺;3)新型烷基化反应器、旋液分离器等专用设备。并建成世界首套10万吨/年复合离子液体碳四烷基化工业装置。三年长周期运行结果表明:烯烃转化率100%,烷基化油辛烷值RON稳定在95以上,最高可达98.5,吨烷基化油的催化剂当量消耗3公斤,能耗135kgEO。装置运行安全稳定,技术成熟可靠,总体技术处于国际领先水平,具有广阔的应用前景和推广价值。该技术克服了浓硫酸与氢氟酸烷基化工艺存在严重设备腐蚀及潜在环境污染与人身危害等问题,更加安全环保,为商品汽油的清洁化和全面质量升级,尤其是已颁布的国VI标准汽油的生产,提供了一种崭新的解决方案。该技术打破了国际石油公司清洁油品生产的技术垄断,具有良好的环境、社会和经济效益。
[成果] 1700520392 辽宁
TQ12 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目深入系统地开展了化学气相沉积(CVD)法和化学氧化剥离法制备高质量石墨烯材料及其在储能、光电和复合材料领域应用的基础研究,取得了多项原创性成果:提出了以多孔金属为生长基体的模板导向CVD方法,制备出高导电、柔性的石墨烯三维网络结构材料,并研制出基于该材料的高性能弹性导体和轻质高效的柔性电磁屏蔽材料,拓展了石墨烯的物性和应用。揭示了石墨烯边界依赖的生长动力学,率先制备出毫米级高质量单晶石墨烯,发明了普适的电化学气体鼓泡无损转移方法,为石墨烯在光/电子器件中的应用奠定了基础。结合石墨烯和高容量金属氧化物的结构性能特点,提出将两者复合的思路,制备出锂离子电池和超级电容器用高性能石墨烯锚固金属氧化物纳米颗粒复合电极材料,发现并阐明了两者之间的协同储能效应。提出了氢电弧快速加热膨胀解理与还原方法和高效、无损的氢碘酸还原方法,显著提高了还原氧化石墨烯材料的导电性,为石墨烯的规模制备和应用研究奠定了基础。该项目发表在Nature Materials等的8篇代表性论文在国内外产生了重要影响,得到了石墨烯发现者AK Geim教授等的高度评价和广泛引用,截至2017年2月共被SCI他引4464次,2篇SCI他引超过1100次,1篇入选“2006-2016年中国高被引论文中被引次数最高的10篇论文”,极大推动了石墨烯材料的制备科学和应用技术的发展。
[成果] 1800280011 重庆
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:1.主要研究内容电催化和光催化材料是解决能源短缺和环境污染的重要选择。该成果系统探索了AuPdPt-WC/C等新型光/电催化材料的制备工艺和条件,研究了制备方法对材料微观结构的影响及晶体生长机理,研究了其光/电催化性能与机制。该成果对设计开发绿色制备、低成本、性能优异的光/电催化材料具有重要的理论意义和实用价值。 2.科学发现点 (1)探索出简便环保、温和液相法制备光/电催化材料的多种新途径,发现CuS空心球的“四步骤”生长机理及Cu2O纳米方块的“形核-膨胀-收缩”尺寸控制机理;十六烷基三甲基溴化铵有利于促进钨酸铵水解形核和有机分子在表面的成膜碳化。 (2)首次提出将CuS空心球在碱性电解液中作为氧化还原反应的阴极催化剂;Pt-WC/C复合材料在室温下氧还原电催化性能良好;PtPd-WC/C和AuPdPt-WC/C催化材料具备优越的析氢电化学性能。 (3)发现量子限域效应对纳米材料的光吸收影响显著;除了半导体材料中电子-空穴对的复合能导致材料的发光外,其他的缺陷也能引起发光,可对调制材料的发光提供参考;半导体间的复合有利于半导体中非平衡载流子的分离,提高对电子/空穴的利用率。 3.科学价值该项目探索制备光/电催化材料的新途径,提出了新思想、建立了新方法,将丰富光/电催化材料的种类,拓宽对其光学和电学性能的认识,对材料科学、半导体科学、信息技术与纳米科技的融合与发展具有重要的科学意义和潜在的应用价值。 4.同行引用及评价该成果已在Nanotechnology, CrystEngComm, J. Electrochem. Soc., Electrochem. Commun., Adv. Mater., J. Phys. Chem. C等国际期刊发表主要论文20篇,SCI他引共计1030次。这些文章被Chem. Soc. Rev., Energy Environ. Sci., ACS Nano, Adv. Mater.,AppliedCatalysisB:Environmental,SensorsandActuatorsB:Chemical, Electrochimica Acta, Journal of Materials Chemistry A等高档次学术杂志所引用。获准发明专利1项。项目组成功立项国家自然科学基金、国家重大科学研究计划及重庆市自然科学重点基金等课题。
[成果] 1800280099 重庆
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于材料合成与加工工艺领域,脱硝脱汞新型催化剂制备技术及应用符合国家环保政策及绿色发展战略。针对传统SCR脱硝催化剂难以适应中国高硫、高灰、高汞燃煤烟气而导致的催化剂失活、使用寿命缩短、脱硝成本增加等问题,以及实现燃煤烟气协同脱硝脱汞目标,在“国家科技支撑计划”、“国家863计划”等项目支持下,重庆大学与国家电投集团远达环保催化剂有限公司(原“重庆远达催化剂制造有限公司”)、国家电投集团远达环保工程有限公司(原“中电投远达环保工程有限公司”)通力合作,开发了具有完全自主知识产权、集多项核心技术于一体、适应中国恶劣燃煤烟气条件的脱硝脱汞催化剂配方及制备关键技术。 主要取得以下创新性成果: (1)开发了适应中国恶劣燃煤烟气条件的催化剂载体材料; (2)开发了适应中国高硫、高灰、高汞燃煤烟气的协同脱硝脱汞SCR催化剂配方; (3)建立了SCR催化剂设计方法及配方优化系统; (4)开发了新型脱硝脱汞催化剂制备的关键技术及工艺。 该项目开发的新型脱硝脱汞催化剂性能指标达到了国内领先水平,部分指标达到国际先进水平。与国内传统催化剂相比,该新型催化剂生产成本降低30%,脱硝效率提升10%以上,同时可以实现对燃煤烟气中汞的氧化脱除,脱汞效率达到70%以上,耐磨强度提升了30%,使用寿命达到24000h以上。该新型催化剂在抗压性能、耐磨性能、脱硝率、脱汞率以及SO2氧化率等主要技术指标方面达到国际先进水平。该项目已获得国家发明专利34项。在《Applied Catalysis B: Environmental》、《Chemical Engineering Journal》、《Catalysis Communications》、《燃料化学学报》等国内外权威期刊发表SCI、EI论文56篇。主持国家标准2项,参编行业标准8项。 该项目自实施以来,在全国范围内实现了大规模推广应用,取得了显著的经济效益。该新型催化剂已累计生产18.5万方,在江苏、上海、重庆、贵州、内蒙古等13个省的156个燃煤电厂实现了成功应用。该项目应用以来,累计产值达56.28亿元,新增利税9.57亿元,其中,近三年实现累计产值23.42亿元,新增利税3.97亿元。未来五年,预计将实现产值42亿元,推广应用前景光明。
[成果] 1800230129 河北
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:精细化学品广泛应用于医药、农药、功能材料等行业,在国民经济中占有重要地位。然而精细化学品生产中仍存在效率低、能耗高、污染重等问题,采用催化法代替传统的化学合成法是解决上述问题的有效途径,是精细化工发展的大势所趋。制约催化法应用的关键是如何制备高效催化剂,这正是该项目所力图解决的问题。该项目在国家自然科学基金和河北省自然科学基金的支持下,以构筑高效纳米催化剂为目标,经过十余年探索,突破了纳米催化剂制备的关键技术,制备出系列高效镍基、铜基纳米催化剂和固体酸催化剂,并与6家企业合作应用于15个精细化学品的绿色合成,建立了相关产品的绿色生产工艺,取得了如下自主创新成果: 1.突破了高效镍基纳米催化剂制备关键技术,实现了己二胺哌啶等精细化学品的清洁生产。针对不饱和化合物加氢反应中存在的贵金属催化剂价格昂贵,骨架镍催化剂易燃、不环保等问题,通过对催化剂结构、酸碱性等的调控,制备出同时具有高活性、高选择性和高稳定性的镍基纳米催化剂,建立了系列不饱和化合物的绿色加氢工艺,在赢创天大(辽阳)化学助剂有限公司等企业实现了己二胺哌啶等产品的清洁生产。 2.制备了系列高效铜基纳米催化剂,实现了烷基哌嗪等精细化学品的连续高效绿色合成与生产。针对以卤代烷烃等为原料的N-烷基哌嗪合成中存在的选择性差、产生大量高盐废水等问题,以醇为烷基化试剂,在国际上首次采用自主研发的超声溶胶-凝胶法,制备出系列高效铜基纳米催化剂,在绍兴兴欣化工有限公司实现了N-乙基哌嗪等烷基哌嗪的连续高效绿色合成与生产。 3.建立了基于高效固体酸催化剂的1,2-戊二醇等精细化学品的绿色生产工艺。针对液体酸催化存在的合成效率低、污染严重等问题,通过对催化剂酸中心数量和种类的调控,制备出高效固体酸催化剂。建立了1,2-戊二醇的绿色合成工艺,在新乡市巨晶化工有限责任公司成功投产,并实现出口创汇;建立了喹啉及其衍生物的绿色合成工艺,在邯郸惠达化工有限公司实现工业化生产。 该项目通过高效纳米催化剂制备关键技术的开发,取得了一系列创新性成果,获中国授权发明专利12项;相关基础研究发表学术论文38篇,其中被SCI检索32篇。已建成年产千吨的己二胺哌啶、烷基哌嗪和1,2-戊二醇生产装置,生产规模均为亚洲最大,产品累计销售额超过23.7亿元。近三年累计新增销售额146852.5万元,累计新增利润28101.7万元;同时减少了污染,改善了生产环境,保护了工人的身体健康,新增了就业岗位,并带动了下游医药、农药、表面活性剂、光稳定剂、化肥等产业的快速发展。大连理工大学彭孝军院士评价:“该成果为相关精细化学品的绿色高效生产提供了可靠的技术支持,提升了中国相关精细化工企业的国际竞争力”;中山大学长江学者、国家杰青纪红兵教授评价:“该成果推动了下游医药、农药、光稳定剂等产业的快速发展,符合国家节能环保的发展战略”。
[成果] 1800240166 江苏
TN3 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:太阳能光伏发电是未来新能源的重要组成,其中晶硅太阳电池是光伏应用的主流。长期以来,采用传统酸制绒技术制备多晶硅微米绒面,光反射损失高达12%,是制约其电池光电转换效率提高的主要因素。常规黑硅技术可使光反射大幅下降,但电池电性能严重受损,一直未能在光伏行业应用。因此,光伏行业迫切需要高效率、低成本、可量产的纳米黑硅技术。该项目自2012年始,在国家自然科学基金、省科技计划、校企合作等项目支持下,针对常规黑硅导致电学性能降低问题,提出大幅降低纳米结构高宽比、从而减少器件表面光生载流子复合的新思路,自主研发了金属催化化学刻蚀(MCCE)湿法黑硅技术,达到显著提升电池性能的效果。该技术2012年开始在相关光伏企业进行试生产,并于2015年在世界上率先实现了产业化。 主要发明创新点如下: 1.发明了适合多晶硅太阳电池产业化生产的MCCE黑硅技术。在反应离子刻蚀干法、金属辅助刻蚀湿法黑硅技术的研究基础上,采用通过后修正刻蚀的方法调控纳米陷光结构的高宽比,在多晶硅表面实现了“开放型纳米绒面”,电池的光学和电学性能得到同步提升,首次报道超过产线效率。2014年在Adv. Funct. Mater.详细报道了该湿法多晶黑硅太阳电池技术,论文发表后他引38次,该技术同步申请中国和国际发明专利,并扩展到硅基光分解水领域。 2.发明了基于MCCE的金刚线切硅片“亚微米绒面”制备技术。针对金刚线切多晶硅片采用传统酸制绒反射率高、残留线痕明显、电池效率低的难题,提出应用MCCE在硅片表面引入“纳米人工缺陷”、再用常规酸制绒形成可匹配可见光波段的亚微米陷光绒面新思路。MCCE技术被光伏行业誉为打开金刚线切技术产业化的金钥匙,电池综合成本下降30%以上。 3.发明了基于MCCE的单面制绒技术。针对常规制绒技术形成正、背双面绒面(背面结构多余,需后续刻蚀去除),化学品用量大、废液处理成本高等问题,提出将抛光后硅片两两相叠,再利用MCCE仅在硅片外表面形成纳米绒面的新思路,实现了正面陷光、背面平整的单面制绒技术。该技术已在企业试生产,产能翻番,化学品用量下降近一半,制绒成本大幅降低近40%。 历经5年,团体成员解决了多晶硅电池制绒工艺中多个“痛点”问题,使得湿法黑硅技术从实验室成功走向产业化。该团队黑硅相关技术获授权发明专利10项,发表黑硅技术相关论文20余篇。在国内外光伏学术和行业大会做专题报告10余次,3次获大会优秀论文荣誉,并得到媒体广泛报道。 湿法纳米黑硅是中国光伏行业少有完全自主研发的高效电池技术,成本低、具有普适性,大大提升该省乃至中国在光伏领域的技术领先性和竞争力;该技术直接应用单位近两年产值达18.63亿,并引发光伏产业链如金刚线生产、金刚线切片机、切片、湿法黑硅制绒设备等企业的变革和崛起。2018年全行业湿法黑硅电池产能超过20GW,产值超千亿,社会和经济效益良好,应用前景广阔。
[成果] 1800220308 安徽
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于物理化学学科催化研究领域,研究方向为光催化化学。光催化技术由于能够利用太阳光在光解水制氢、污染物去除、二氧化碳的还原、固氮及有机物的选择性转化等方面具有重大的应用前景,已成为化学、物理、材料等多学科领域研究的热点。光催化研究的前沿问题是设计制备出高量子效率的、能被长波光激发、性能稳定的光催化剂。本申报奖项目是在2项国家自然科学基金面上项目的资助下,瞄准光催化研究的前沿和热点,重点在复合半导体异质结光催化剂的设计、构建及其光生载流子的转移机制等方面开展深入、系统的研究工作,取得若干创新性研究成果,形成自己的研究特色,主要科学发现如下: (1)提出了光生电子和空穴全利用的新策略。实现同一体系中光生电子还原硝基苯为苯胺和空穴氧化芳香醇为芳香醛的两个独立反应的有机耦合,为有机物的选择性氧化和还原转化同步的进行提供了新的路径。同时该发现对有机物体系耦合产氢、二氧化碳与有机物体系耦合还原、与有机物体系耦合固氮等提供了新思路。 (2)发现了II型异质结两种载流子分离途径相互转换的新规律。揭示了具有II型能带结构的窄带隙异质结光催化剂载流子分离途径转换的新规律,即窄带隙半导体中一类导带位较负与另一类价带位较正组成的异质结光催化剂光生载流子的band-band和Z-scheme转移两种途径可以相互转换,建立了Z-scheme载流子转移机制模型,具有普遍指导意义,为设计高效的异质结光催化剂提供了新的思路。 (3)创建了I型到II型异质结能带结构转变的新方法。基于能带结构的调整实现了I型异质结向II型异质结的转变,揭示了I型异质结向II型异质结的转变的机制,为深入认识I型异质结具有的高效载流子分离效率提供了新的视角。该项目提出了光生电子和空穴全利用的新策略,拓展光催化研究的新体系;发现了II型异质结两种载流子分离途径相互转换的新规律,建立了Z-Scheme的理论模型;创建了I型到II型异质结能带结构转变的新方法。 该申报奖项目发表的8篇代表性论文包括(Appl. Catal. B: Environ., IF=9.45)论文3篇,(Chem. Eng. J., IF=6.22)论文2篇,(J. Hazard. Mater., IF=6.07)论文2篇,(Catal. Commun., IF=3.33)论文1篇。8篇代表性论文被SCI他人引用1064次,8篇论文中有6篇为ESI高被引论文。研究成果被学术期刊Chem. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Chem. Mater.等及专著Adv. Organomet. Chem.等引用和评述。多次在国内外学术会议上作交流及邀请报告。
[成果] 1800250194 山东
TQ41 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:项目属精细化工领域。 对苯二甲酸二辛酯(DOTP)广泛用作高分子材料的增塑剂,由对苯二甲酸与异辛醇直接酯化制备,其生产存在以下弊端:原料对苯二甲酸难得且价高,生产成本难与DOP竞争;第二个羧基酯化困难,转化率低,升温后副反应明显增加;钛酸烷基酯等催化剂不能重复使用、三废处理量大。乙二醇是一种用途广泛的工业原料,由于聚酯工业需求强劲,国内市场对其需求保持快速增长态势,尽管中国先后有多套生产装置建成投产,但仍需大量进口。 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种性能优良、用途广泛的高分子材料,中国每年约产生500万吨废PET,主要采用切片、造粒等技术生产附加值较低的再生材料进行二次使用。这些材料使用后不能再循环利用,未能实现废PET真正意义上的资源化利用,并导致环境污染。废PET与异辛醇的酯交换反应可制备DOTP和乙二醇两种用途广泛的精细化工产品,该法不仅可以解决原料对苯二甲酸难得价高的问题,还可减少废PET污染,变废为宝,实现废PET的高值化利用。 项目组在国家自然科学基金项目、教育部和山东省科技计划项目的资助下,经过10余年的潜心研究,创新制备了B-L双酸中心可调控且兼有协同催化效应的新型双酸催化剂,并在废聚酯、废油脂、松香松节油等资源深加工中得到成功应用,获授权国家发明专利6件,发表SCI学术论文9篇。 基于上述工作,该项目将创制的具有B-L双酸活性中心的新一类双酸催化剂用于催化废PET与异辛醇的酯交换反应,采用先进的反应-萃取分离耦合技术,高效制备出DOTP和乙二醇两种用途广泛的高值精细化工产品。工艺技术优势如下:废PET原料来源丰富、价廉易得;B-L双酸催化剂兼备酸中心可调控和协同促进的催化性能,有效降低反应活化能,具有催化活性高、选择性好、反应时间短、反应温度低、后处理简单、三废少、可自动分离和循环回用等突出优点;采用先进的反应-分离耦合技术实现了乙二醇从反应体系的及时分离和高效回收,解决了乙二醇不能及时分离而发生脱水缩合副反应,降低产品收率和品质的技术难题。 该项目分别在山东朗晖石油化学股份有限公司和无棣永昕生物工程有限公司进行了推广应用,单套装置的DOTP生产能力达8万吨/年。主要技术和质量指标为:废PET转化率100%,产品DOTP收率大于98%、含量大于99.5%,乙二醇收率大于98%、含量大于99.0%。近3年已累计加工处理废PET8.8万吨,生产DOTP17.4万吨和乙二醇2.8万吨,实现销售收入18.75亿元,新增利润3.15亿元和利税1.84亿元,增加就业岗位人数246个,经济和社会效益十分显著,为废PET资源化高值利用提供了新的示范工艺,推动了中国增塑剂产业及相关行业的可持续发展。 经测试表明,产品各项质量与国外进口产品齐平或更佳,可替代进口产品,满足市场要求。2017年06月由第三方评价机构青岛中天智诚科技服务平台有限公司主持的青岛市科技成果标准化评价结果为:项目整体技术达到国际先进水平。
[成果] 1800250197 山东
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目成果是以青岛科技大学承担的国家自然科学基金项目为基础,与华电青岛环保技术有限公司联合开发的新型宽温烟气脱硫脱硝催化剂的关键技术,旨在提高催化剂的低温脱硝脱硫效率和使用寿命,降低环境污染物排放及环保风险,为热电厂的清洁生产及节能减排提供保障。 一、所属科学技术领域:化工与环境科学。 二、主要技术内容: 燃煤电厂烟气作为大气污染物SO2和NOx的主要来源,严重影响人们的生存环境和生活质量。随着环保法规的日益严苛、人们环保意识的增强以及中国火电行业现状,对烟气脱硫脱硝关键技术—催化剂提出了更高的要求。国外引进的催化剂尽管能够保证质量,但不一定适应中国火电厂高灰、高硫等的恶劣条件,催化剂的使用寿命和实际脱硝效果得不到保障。因此,开发一种适宜于中国电厂烟气特点的高性能催化剂是实现电厂清洁生产的关键。 针对以上问题,青岛科技大学以承担的国家自然科学基金项目为基础,与华电青岛环保技术有限公司等产学研结合,开发出具有自主知识产权的新型宽温催化剂合成工艺,以具有大比表面和多酸性位的分子筛-活性炭改性的纳米TiO2作为新型复合载体,取代传统的进口钛基载体,实现了催化剂载体材料的自主创新;在此基础上,创新性的通过调整载体Zeta电位进行载体表面改性,采用特殊手段对前驱体进行剪切全混,浸渍固载离子液体制备了低温脱硫脱硝催化剂,极大地拓宽了催化剂的使用温度区间;与此同时,项目组自主研发的端面硬化活性水溶胶在催化剂成品的应用,有效的增加耐磨物质的负载量,硬化后的催化剂磨损率可降低至0.1‰,延长催化剂的使用寿命。经厂家试用证明项目研发产品与市场同类产品相比,稳定性与实用性更好,生产成本更低。该项目申报国家发明及实用新型专利16项,获得授权10项。发表高水平论文20余篇。 三、授权专利情况: 1、用于烟气选择性还原脱硫的活性炭基催化剂的制备,ZL201110259513.0; 2、烟气脱硝用催化剂及其制备工艺,ZL201110056859.0; 3、一种硅烷化改性分子筛的制备方法,ZL201410707091.2; 4、SCR脱硝催化剂端面硬化水凝胶及其制备方法,ZL201511015705.1; 5、铜基催化剂的制备方法,ZL201410310598.4; 6、铜基催化剂载体的制备方法,ZL201410309104.0; 7、用于柴油脱硫反应的催化剂、制备方法及应用,ZL201310291024.2; 8、烟气脱硝用蜂窝式催化剂,ZL201120060952.4; 9、SCR脱硝催化剂端面硬化装置,ZL201521119471.0; 10、SCR脱硝反应器,ZL201521119568.1。 四、技术经济指标: 主要技术指标:①脱硝效率%≥92,②出口Nox值≤50mg/Nm3③脱硫效率%≥90,④使用温度,220-450℃,⑤空速3000-6000h-1,⑥氨逃逸(标态,干基,6%O2)≤2.5mg/Nm3,⑦寿命≥28000小时。 产品经济指标:该产品的生产成本为1.133万元/m3,售价为2万元/m3,与市面上同类产品售价持平,但该产品使用寿命较同类产品高10%以上,因此性价比更高;产品利润率也位于同类产品前列。 五、应用推广及效益情况: 课题采用新工艺、新技术开发的新型催化剂,可替代同类进口产品用于电厂烟气净化改质,对保护环境、发展绿色清洁生产具有推动作用,满足热电行业节能减排的迫切需求。 近三年已累计生产销售该催化剂产品22566.8立方,实现相关产品销售收入3.98亿元,产生利税7111.2万元。
[成果] 1800180081 上海
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该发明属于化工反应技术领域,涉及生物催化剂的定制和应用关键技术。高附加值手性化学品在医药、农药和食品香料等领域具有广泛的应用,但其工业生产大多采用金属有机催化剂,存在反应条件苛刻、重金属残留、环境污染等问题,因此亟需研发清洁高效的生物催化生产技术。但要真正实现其产业化应用,仍存在工业生物催化剂严重匮乏且研发周期长,酶促反应过程效率低、成本高,缺乏有效集成的酶-化学偶联反应与提取技术等技术瓶颈问题,因此制约了中国相关产业绿色转型升级的步伐和速度。 在国家自然科学基金重大、重点项目和973计划、863计划以及上海市重点科技攻关项目的持续支持下,经过十多年技术攻关,形成如下成果:1)针对(R)-硫辛酸等生产所需工业生物催化剂长期空白的技术难题,发明了高效羰基还原酶的快速定制和分子重构技术,将酶催化剂的研发周期由1-2年缩短至1-2周,并使其性能达到工业应用的要求,实现了工业生物催化剂“从无到有”的突破;2)针对手性醇等化学品生产所需辅酶成本高、底物溶解度低和酶稳定性差的问题,发明了辅酶原位高效再生技术、非水相酶反应技术和pH实时调控的羰基生物还原技术,实现了酶催化反应工艺“从有到优”的跨越;3)基于手性醇合成用酶快速定制、辅因子原位再生和反应系统的精准调控,发明了酶-化学偶联法合成(R)-硫辛酸的高效绿色生产工艺,突破了传统合成工艺步骤多、溶剂和能源消耗大、产品收率低等产业化技术难题,在全球率先实现了(R)-硫辛酸的绿色化学-酶法工业化清洁生产,替代了繁琐的全化学拆分工艺,使得反应步骤减少一半,(R)-硫辛酸总收率由25%提高至55%,能源消耗降低25%,综合成本降低27%。 该成果获发明专利授权26项,申请国际专利1项,发表相关SCI论文45篇,他引530次。该项目已经在苏州富士莱医药股份有限公司、江西科苑生物药业有限公司等企业推广应用,建成了10吨生物反应器规模的工业化生产线,(R)-硫辛酸年产能力50吨,其衍生物(R)-硫辛酸氨基丁三醇盐的年产能力20吨。三年累计为企业新增产值逾9.79亿元、利润1.82亿元,新增税收5935万元,出口创汇9673万美元。项目实施后合作企业相关产品的国内市场占有率由50%提高到75%,国际市场占有率达到65%。该项目的实施改变了中国手性化学品生产的行业格局,替代了步骤多、污染严重的落后生产工艺,在国际上率先实现了(R)-硫辛酸的清洁化学-酶法工业化生产,取得了显著的经济、环境和社会效益,对中国传统化工产业的绿色转型升级具有引领和示范作用。
[成果] 1800160021 湖北
TN3 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于特种功能无机非金属材料学科光催化材料和技术在解决能源和环境问题方面有着非常广阔的应用前景,是国际化学、材料、能源和环境等领域的研究热点,高性能光催化材料的设计制备是该领域的研究热点和难点,光催化活性低和难以被可见光激活是光催化领域亟待解决的关键科学难题。项目在国家973计划、国家自然科学基金等项目的持续支持下,围绕石墨烯基半导体光催化材料的设计、制备、结构调控与性能增强,在国际上率先开展了深入系统的研究工作,取得了若干创新性研究成果,形成了自己的研究特色,其主要科学发现如下: 1.发现石墨烯可以增强TiO2纳米片的产氢活性,进一步发现层状MoS2/graphene复合材料可以协同增强TiO2光分解水产氢性能,其表观产氢量子效率为9.7%,远远超过纯TiO2或MoS2与石墨烯单独复合TiO2的光分解水产氢性能。 2.首次报道了还原氧化石墨烯(RGO)-ZnxCd1-xS纳米复合光催化材料具有优异的太阳光光催化分解水产氢性能,其产氢量子效率达到23.4%,其产氢速率是纯Zn0.8Cd0.2S的4.5倍。 3.第一次设计制备了两种层状石墨烯/氮碳化物复合光催化材料,该光催化剂具有优异的可见光光催化产氢性能,两种二维材料耦合在一起,具有大的接触面积和高的光生载流子分离效率。 4.发展了一种分级大孔/介孔TiO2-石墨烯复合光催化材料制备方法,该复合材料在分解丙酮时表现出非常好的光催化活性,其活性是国际标准光催化剂P25的1.6倍。 项目发展了多种新的石墨烯基光催化材料制备方法和材料体系,制备出多种高效稳定的光催化材料,极大地推进了国际光催化材料的研究与应用化进程,研究工作发表在JACS、Angew Chem IntEd、Nano Lett、Chem Soc Rev等多种国际著名期刊上,成果受到国内外同行的广泛关注和认可,8篇代表论文被Science、Nature Review Chem、Nature Mater、Nature Chem、Narure Energy、ChemRev、Chem Soc Rev、Prog Mater Sci等学科顶级期刊SCI他引4662次,单篇最高SCI他引1324次,8篇代表论文均是ESI高被引论文。主要完成人余家国和向全军入选汤森路透全球高被引作者,余家国还入选汤森路透2012年度全球最热门科学研究人员21人名单。
[成果] 1800300247 北京
TQ31 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:所属类别:重污染行业水污染控制技术技术来源:自主研发,申请1项国家发明专利。 适用范围:印染行业——废水处理基本原理: 铁盐和铝盐是常用的无机絮凝剂。研究表明,供筛选絮凝剂脱色能力顺序为:铝盐>聚铁>三价铁>二价铁,镁盐复配后,絮凝剂脱色效能提高。利用当地丰富的镁矿资源,采用热熔-复配二步工艺制备出聚合铝镁复合混凝剂。该絮凝剂在中性和较宽的碱性条件下,有良好的絮凝效果,适合于具有碱性的印染废水的脱色絮凝处理。利用当地丰富天然资源,制备了一种对碱性印染废水具有很好脱色效果的高效絮凝剂。 工艺流程: 制备流程:酸溶镁粉及铝土矿——压滤——镁铝混合液——赤泥调碱——制得成品应用流程:生化处理后经过二沉池的废水——调节pH——铝镁絮凝——沉淀——排放
[成果] 1800290121 上海
TN3 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:基于第三代半导体材料(如GaN、GaAs等)的先进电子器件在诸多国计民生与国家重大战略安全领域具有重要价值。然而,随此类电子器件的功能性、集成度、功率密度的持续提高,原有利用金属本身高导热率的散热架构已难以解决高密度热源的散热问题,相比之下,热管技术基于相变介质在密闭的导热腔体内蒸发-传输-冷凝过程中高效的热吸收、热传递、热释放特性,透过热管表面将发热体的热量迅速传递到热源外,其导热能力远超金属,可为解决先进电子器件的散热提供有效途径。高导热率器件微尺度气液相变机理研究。高导热率器件微尺度传热传质性能研究。高导热率器件用复合材料的设计与制备科学研究。高导热率器件结构设计与优化机制研究。高导热率器件集成及应用基础研究。
[成果] 1700240143 广西
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:纳米光催化技术可直接利用太阳光彻底矿化有机污染物,为日益严峻的环境治理开辟了最有效的途径。开发以特殊结构的三维分级结构为基体材料,用窄带隙的硫属化合物量子点对其进行敏化的高维分级复合半导体材料具有重要意义,可以综合分级结构大的活性比表面及二级结构丰富的孔洞,和硫属化合物量子点的量子尺寸效应、光催化活性等特点,最大限度地增大催化剂的比表面积和连续的载流子输运通道,灵活地调节光催化剂的能带结构,扩展光谱响应范围,改善光催化反应的动力学条件,提高电荷的分离效率,达到真正提高半导体材料的光催化活性,改善其光化学稳定性,实现其实际应用的目的。该项目拟在柔性基片上生长ZnO三维分级结构薄膜,再用不同组分、不同尺寸的量子点敏化该结构薄膜,构筑能带结构可调的“量子点-分级ZnO”复合体系。以染料废水的光催化降解为模拟反应,考察这种新型复合光催化剂的催化性能,研究其催化过程、机理、效率和失活机制,为发展基于量子点敏化的新型ZnO光催化剂进行理论与技术的研究。所取得的成果:通过湿化学合成方法成功制备了系列硫属化合物量子点,实现了对量子点化学组分、形状和尺寸的控制合成和宏量制备。以Zn、Cu等柔性基片为基底,生长ZnO分级结构薄膜,降低了用硅片和导带玻璃如ITO和FTO等刚性基底生长ZnO薄膜的成本,简化了两步法制备工艺。通过往水热体系中添加不同微量金属元素,成功实现了用微量金属元素调控ZnO三维分级结构形貌,实现了ZnO分级结构形貌的可控制备,拓展了ZnO分级结构薄膜的应用范围。以Zn、Cu等柔性基片为基底生长ZnO分级结构薄膜,再在ZnO分级结构上沉积PbS、CdS量子点,构筑了量子点敏化ZnO分级结构复合薄膜,研究了复合结构薄膜降解染料废水的可见光催化性能。获得了量子点最佳沉积工艺和具有最佳可见光催化性能的量子点敏化ZnO分级结构的复合光催化剂。采用现代表征技术,研究典型有机污染分子甲基橙在ZnO分级结构光催化材料及量子点敏化ZnO分级结构复合光催化材料表面的紫外及可见光催化机理及其动力学过程。阐明了光生载流子的产生、分离规律,反应物在微通道中的扩散、吸附与反应规律,及量子点对催化性能的调控机制;研究了光催化作用机理和催化失活机制。发表研究论文8篇,其中SCI源期刊论文4篇,EI源期刊论文2篇, EI收录国际会议论文1篇,一般期刊论文1篇。申请发明专利2项。
[成果] 1700240825 广西
TQ35 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:随着以高效、节能、无污染等为优点的光固化技术的出现,化合物经改性接入可光固化型功能基团(如不饱和碳碳双键、环氧基)后在光引发剂存在下经紫外光照射,发生交联,从而形成稳定的结构。鉴于丝素和含羟基纤维素衍生物接入异氰酸酯基的可行性,和异氰酸酯基连接的可光固化基团的易实施性,光固化型功能性纤维素或丝素材料很有可能通过异氰酸酯与丙烯酸酯类经化学反应而制得。因此,研究开发兼具纤维素材料的优异性能及光固化技术高效、低能耗、安全环保等特点的可光固化功能化纤维素材料,将其进行静电纺丝制备新型的纳米纤维,然后与光固化型改性丝素复合,通过光固化制备结构稳定的能发挥纳米纤维尺寸效应的复合膜材料,这将拓宽天然生物原料的应用范围。迄今,利用光固化型功能性纤维素制备静电纺丝纳米纤维以及用其纳米纤维与丝素基材复合的研究尚未见报。该课题一方面旨在开发纤维素衍生物的新产品和新功能,另一方面是为了加强纳米纤维及其复合膜材料的复合理论、制备工艺与表征方法的探讨。更重要的是,以功能化纤维素纳米纤维与改性丝素建立起来的纳米纤维复合膜技术可以推广到其它天然高分子或者合成高分子方面。故此,该项研究对发展中国以及广西地区的科技水平有重要意义。该项目研究的主要内容是以纤维素衍生物—醋酸纤维素和丝素为原料,将醋酸纤维素与含可紫外光固化基团的功能性有机化合物经化学反应制备可光固化型功能性纤维素,研究反应条件对该纤维素结构的影响,以便制得溶解性好且可用于静电纺丝的功能化纤维素。采用静电纺丝技术制备具有可控形貌的功能化纤维素纳米纤维,研究溶液性质和纺丝条件对纤维形貌和性能的影响。鉴于纳米纤维的超细直径、高比表面积和优良机械性能等特点,将功能化纤维素纳米纤维作为支撑物,与作为基体的含光固化基团的改性丝素在光引发剂存在下经紫外光照射发生交联,制备结构稳定的纳米纤维复合膜,并研究复合膜的机械性能、透光性和降解性等与复合膜制备工艺、纤维形貌、功能化纤维素结构之间的关系。通过光固化纤维素酯纳米纤维/丝素/聚乙烯醇复合膜材料制备的探讨,研究发现光固化纤维素酯固化后所剩余的羟基与聚乙烯醇和丝素的羟基以及含氮基团在成膜过程中相互作用,复合成形后获得了强度达10N/mm<'2>以上的复合膜材料,而且光固化纤维素酯纳米纤维膜的孔隙结构复合膜在难溶性丝素混合的存在下仍能达到平均50%的透光率。纤维素酯基成分提供纤维素结构中刚性抗变形的优点,聚乙烯醇组分赋予复合组分接良好的相互作用,丝素组分呈现生物相容的特点,三种组分的复合,使所制备的新型材料为生物医用、化妆覆膜等半透明生物相容性膜材料提供了研究基础和广阔的应用前景。
[成果] 1700241123 广西
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:多年来,人们对TiO<,2>进行了各种途径的改性或敏化,增强其对可见光的响应以提高光催化活性。但是,由于TiO<,2>自身的性质使得改性光催化材料的应用仍受到很大的限制,特别是存着必须用紫外光源的不足。卤氧化铋BiOX(X= Cl、Br、I)是一种新型的半导体材料,同时具有独特的开放式结构和间接跃迁模式,有利于空穴-电子对的有效分离和电荷转移,从而有较好的光性能和催化性能,能够在光照的条件下有效地降解有毒污染物,成为当今光催化领域的研究热点。但BiOX的物相结构、晶粒尺寸、颗粒形貌等因素对样品的光催化性能具有较大的影响。为了提高光催化性能,最近人们把目光集中到了BiOBr材料的软化学法合成及形貌调控上,试图通过改变合成条件以调控BiOBr的形貌,进而达到改善其光催化性能的目的。技术原理及性能指标:技术原理:采用改进低温溶剂热法,通过控制铋源和溴源的用量和添加结构导向剂—十六烷基三甲基溴化铵来控制卤氧铋可见光催化剂的形貌,首次成功制备出具有新颖特殊形貌—柿饼状的BiOBr新型高效可见光催化剂。该法具体是将铋源和溴源溶解在乙二醇中,用非离子表面活性剂作结构导向剂,通过溶剂热合成法处理后即可。所制备的可见光催化剂具有很好的可见光催化活性,在可见光照射下,短时间内可对多种有机污染物(亚甲基蓝、甲基橙)进行完全降解,催化剂的光腐蚀性小,重复使用性好,可应用于工业化生产,尤其在利用太阳能光催化分解有机污染物中有较好的应用价值,市场潜力大。性能指标:产品为柿饼状可见光催化剂BiOBr,具有由BiOBr纳米片组成的柿饼状结构。尺寸在1.5~1.8微米左右,禁带宽为2.81eV。该光催化剂在可见光照射下,15分钟内对亚甲基蓝大于99.5%接近100%降解,且重复使用5次催化活性无明显降低。技术的创造性与先进性:采用改进低温溶剂热法,通过控制铋源和溴源的用量和添加结构导向剂来控制卤氧铋可见光催化剂的形貌,首次成功制备出具有新颖特殊形貌—柿饼状的BiOBr新型高效可见光催化剂。整个生产工艺简单、操作容易、合成温度低、反应产率高(89%),而且环境友好、原料易得、成本低廉,符合实际生产的需要。将铋源和溴源简单溶解在乙二醇中,用非离子表面活性剂作结构导向剂,在反应温度120℃的条件下反应12小时即可制备产品,符合晶体生长机理。产品为微米结构的柿饼状可见光催化剂BiOBr,能利用太阳能光催化分解水中有机污染物,在环境保护中有较好的应用价值。经区科技情报所查新,除该单位外未见国内有采用改进低温溶剂热法制备柿饼状可见光催化剂BiOBr的方法的公开文献、专利报道。该项目技术达到国内领先水平。技术的成熟程度,适用范围和安全性:该技术较成熟,应用于催化材料生产行业,安全、可操作性强。应用情况及存在的问题:应用情况:通过改进低温溶剂热法新技术手段,在应用实验指导下,顺利完成了产品开发,巩固和优化了生产工艺,使同类产品达到了国内先进水平。产品主要针对环境污染用可见光催化剂而研发,目标客户是国内外环境污染处理行业,以稳定的质量赢得了客户信任,产品销量不断提高。存在问题:所用原料铋源和结构导向剂十六烷基三甲基溴化铵质量波动较大,易造成产品批次不稳定;对所用的生产设备均有严格要求;环境污染物复杂多变,需要随时准备对工艺进行改进优化,使之更适合市场需要。历年获奖情况:无。
[成果] 1700240162 广西
TQ35 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:纤维素是自然界中最丰富、可再生的天然资源,具有价廉、可降解、对环境不产生污染等特点。然而纤维素的羟基在分子内或分子间形成氢键,具有很高的结晶度,高温下分解而不熔融,难以成为生物基材料,必须对其进行热塑性改性。纤维素酯化是其中的一种重要的纤维素热塑性改性方法,纤维素高级脂肪酸酯具有优良的可塑性和加工流动性,其制备方法受到广泛关注。纤维素高级脂肪酸酯常用的制备方法需要大量的溶剂,存在溶剂回收、污染环境、催化剂残留、工艺复杂和成本较高等问题。而固相反应具有不使用溶剂,具有高选择性、高产率、工艺过程简单和不污染环境、节约溶媒、减少能耗和无爆燃性等优点,是一种较理想的合成方法,已成为发展绿色化学与技术的新途径和开发制备绿色材料和产品的重要手段。但在固相反应中,反应是固体与固体接触,物料之间的混合与接触不充分,物料间的能量交换受到限制。针对纤维素高级脂肪酸酯制备方法与固相化学反应所存在的问题,在国家自然科学基金(51163002)的资助下,该项目采用固相化学反应方法并以机械活化作为强化手段来制备纤维素高级脂肪酸酯。研究目的与意义:广西拥有丰富的天然纤维资源,如何它们的利用率和附加值,把资源优势转化为产业发展的优势是一项重要的研究课题。通过该项目的研究,获得了机械活化作用下纤维素固相酯化反应的机理,为开发多功能纤维素高级脂肪酸酯的工艺与优化及设备设计提供理论依据,同时对纤维素固相反应制备其它的衍生物有很大的指导意义。并针对纤维素原料的特点和不同反应体系的要求,开发出系列机械活化固相反应器及其相应的机械活化固相化学反应法制备纤维素高级脂肪酸酯的新工艺。这不仅有极高的学术价值,而且具有重大的经济意义。主要论点与论据:该项目系统地研究了不同聚合度纤维素的机械活化效果,弄清机械活化对不同聚合度纤维素形态结构、超分子结构、表面特性等的影响规律;构建了纤维素的机械活化固相酯化反应体系与机械活化强化反应机理,包括熔盐固相催化反应体系和机械活化固相共反应剂反应体系,系统地研究了两种反应体系的机械活化强度、纤维素聚合度和酯化剂碳链长度等因素对酯化产物取代度及其取代基分布的影响规律,机械活化对产物结构的影响以及产物性能与其结构特性的内在关系和规律性。机械活化强化机理为纤维素在机械活化固相反应过程中,由于机械力的剪切、研磨等作用,打断了纤维素内部的氢键连接,使纤维分子链间的作用力减弱,增强其分散性,降低其结晶度,纤维表面碳氧比增大,表面自由羟基含量增多,稳定性下降;另一方面纤维素与酯化剂之间的接触得到改善,各种物料充分混合,试剂更容易渗透到纤维颗粒内部并与处于亚稳态的高活性的羟基或高活性的大自由基相接触进行化学反应,有利于物料之间的能量交换与酯化反应的进行。创见与创新:针对纤维素高级脂肪酸酯制备方法所存在的问题,首次提出采用固相化学反应方法并以机械活化作为强化手段来制备纤维素高级脂肪酸酯,是重要的方法创新;探索机械活化条件下纤维素固相反应中出现的新的、重大的科学问题,弄清机械活化强化作用的规律及其机理,提出纤维素固相酯化的基础理论,是重要的理论创新。
[成果] 1700240383 广西
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:邻苯二甲醛(o-phthalaldehyde,OPA)荧光法是用于水样中痕量铵氮测定的主要方法。OPA与铵氮的荧光反应产物最大激发波长为361-365nm,位于紫外区,最大荧光波长为422-425nm,STOCKS位移较小。紫外光区的LD、LED灯的种种缺点使基于OPA荧光法难以开发出用于现场测定的在线检测仪器。该课题在国家自然科学基金委经费支持下,完成了如下主要研究内容:新型OPA类似物的设计与合成;新型OPA类似物与铵氮荧光反应特征研究;检测海水中超痕量铵氮的新型荧光试剂筛选;铵氮的在线荧光检测器的研制及超痕量铵氮的在线荧光检测新方法建立。该项目合成出了4-甲氧基邻苯二甲醛(4-methoxyphthalaldehyde,简称MOPA)、4,5-二甲氧基邻苯二甲醛(4,5-dimethoxyphthalaldehyde,简称M2OPA)、4-甲基邻苯二甲醛和4-苯基邻苯二甲醛四种OPA类似物,考察了它们与铵氮反应的荧光特征,从中筛选出了可用于铵氮检测的荧光试剂MOPA和M2OPA。MOPA与铵氮、亚硫酸钠在碱性条件下生成的荧光特性物质最大激发波长为370nm,最大荧光波长为454nm,基于此,建立了以MOPA为荧光试剂的海水中痕量铵氮的测定方法(简称MOPA法),相同条件下该方法灵敏度明显高于以OPA为荧光试剂的方法,在无富集的情况下检测限可达nmol/L级别。M2OPA与铵氮、亚硫酸钠在碱性条件下,生成的荧光特性物质最大激发波长为379-382nm,最大荧光波长为482-486nm。最大激发波长已位于可见光区,且STOCKS位移为103nm,显著大于由OPA的61nm。基于此,建立了以M2OPA为荧光试剂的海水中痕量铵氮的测定方法(简称M2OPA法),在无富集的情况下检测限亦可达nmol/L级别。基于M2OPA法,研制了铵氮的荧光检测器,包括便携式铵氮荧光检测仪、可见光区痕量铵氮的在线荧光检测器和可见光区激光诱导在线荧光检测器。基于以上研究成果,建立了痕量铵氮的在线荧光测定方法。在研究过程中发表论文10篇,其中SCI收录7篇、中文核心期刊论文2篇。申请相关方面的专利12项,其中,获授权的发明专利2项、实用新型专利5项,另5项发明专利处于实质审查阶段。
[成果] 1700240102 广西
TQ42 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:在地质聚合物研究中,研究人员很早就发现了地质聚合反应终产物中存在类沸石结构。由于不同地质聚合物中,硅铝比以及碱组分含量并不固定,因此很难确定地聚物中沸石的结构。从众多文献中可以看出,地聚物与沸石分子筛具有物质组成和结构的相似性。该项目从地质聚合物及沸石分子筛的研究现状入手,结合该课题组的研究成果,确认了地质聚合物与沸石分子筛之间的物质和结构遗传特性。偏高岭土与碱激发剂反应是制备和研究地质聚合物的经典体系,然而偏高岭土成分复杂,使得地质聚合物转化分子筛的反应机理非常复杂。该研究参照偏高岭土的组成,通过溶胶-凝胶法合成了与偏高岭土结构类似的高纯度的Al<,2>O<,3>-nSiO<,2> 粉体(n=1,2)。用合成的粉体制备了Na<,2>O-2SiO<,2>-Al<,2>O<,3> 地质聚合物材料,利用SEM、 HRTEM、XRD、FTIR、 MAS NMR 等测试手段,对Na<,2>O-2SiO<,2>-Al<,2>O<,3> 地质聚合物及其原位转化的NaA分子筛的结构进行了研究;获得水热前后地质聚合物的组成与结构变化规律,并对地质聚合物转化成NaA分子筛的机理进行了系统研究。基于上述研究,该项目利用铝硅酸盐地质聚合物材料直接转化为沸石分子筛,通过控制不同硅铝比,可以制备出不同组成的沸石分子筛块体材料或膜材料,不仅强度高,而且容易成型,成本低廉。该项目的实施,实现了由地质聚合物直接制备沸石分子筛,对分子筛在催化、化工分离吸附领域的应用非常有意义。另外,该课题组还发现地质聚合物特别是在低温下就能获得陶瓷般强度的多孔材料,对化工膜分离、高温、航空和军事领域来说,具有非常好的、潜在的应用前景。石油化工已经成为广西的重要支柱产业,该项目的实施将促进广西在石油化工领域的应用基础研究。研究目的与意义:利用化学合成地质聚合物或偏高岭土地质聚合物水热转化沸石分子筛的技术,制备了多种自支撑沸石分子筛材料,如 NaA、八面沸石、方沸石等;研究中设计并制备出力学性能良好的地质聚合物块体材料或膜材料,通过水热处理将其原位转化为沸石分子筛材料,研究其在催化、吸附、分离方面的应用,丰富了沸石分子筛的研究体系。主要论点与论据:化学合成前驱体粉体、沸石分子筛及分子筛膜,通过优化工艺和性能表征,得到地质聚合物转化沸石分子筛的机理,并对其进行改性优化。 该研究中通过调整地质聚合物中硅铝钠的原子配比,制备了 Na<,2>O-2SiO<,2>-Al<,2>O<,3> 地质聚合物;通过高分辨透射电镜研究发现,具有非晶结构的 Na<,2>O-2SiO<,2>-Al<,2>O<,3> 地质聚合物结构中实际包含了若干微小区域的有序结构(也可以称为纳米晶体),通过60-90℃的水热反应,该合成地质聚合物整体发生晶化,直接转变成了相应硅铝比的NaA 沸石多晶体。通过对合成地聚物高分辨电镜照片分析可知,转化为沸石分子筛之前,地聚物凝胶中已经包含较多的纳米晶体(有序结构),纳米晶体区域其硅铝比接近1.0,钠离子含量也高,但未达到形成沸石的配比要求。经过水热处理后,铝酸根和硅酸根离子在钠离子迁移的影响下继续发生物质迁移,局部区域逐渐达到NaA沸石的理论配比,从而晶化长大。创见与创新:该课题首次找到非晶地质聚合物中存在纳晶结构的实验数据。从文献报道中只看到澳大利亚墨尔本大学的 Provis 博士提出过这方面的推测,但他没有找到证明的实验数据。从这点来说,该课题具有独创性的一面; 从地质聚合物转化分子筛,在国际上还没有类似研究;有部分学者利用地质聚合物进行吸附重金属离子实验中,曾采用水热法处理过地质聚合物,但只是发现类沸石结构,并没有上升到理论设计的层次。该课题利用溶胶-凝胶法制备原材料,纯化反应体系,根据分子筛组成设计地质聚合物配比,通过水热反应得到设计的分子筛,用材料设计的理念实现了地质聚合物到分子筛的转化,因而该课题具有很好的创新性; 地质聚合物研究中碱金属离子(主要是钠离子)的角色还没有揭示,该课题利用 23Na NMR 、EELS、ICP、化学分析等手段对其进行测定,同时利用选择交换的方法控制地质聚合反应中钠离子的浓度,揭示钠离子在地质聚合反应中的作用和存在方式,解决困扰地质聚合物研究领域的泛碱难题,为地质聚合物材料更广泛的应用提供了理论基础。存在的问题:低硅沸石很容易从地质聚合物转化,但硅铝比超过3.0后,很难用地聚物凝胶转化法制备块状沸石多晶体,需重新设计研究路线;制备的自支撑沸石分子筛膜虽然分离效果很好,但通量较低,需要改用支撑体法提高通量。成果简介:通过该课题的研究,已经获得很好的研究成果。项目共发表中文核心以上刊物20篇,其中SCI收录10篇(SCI 影响因子大于4.0有2篇,大于3.0有1篇,大于2.0有6篇),2篇一区论文,5篇二区论文,EI 收录5篇;项目主持人以第一或通讯作者发表19篇,包括发表SCI 收录论文9篇,其中SCI一区刊物1篇,2区刊物5篇,三区刊物2篇,EI 收录5篇。申请发明专利6项,授权1项。培养博士3人,硕士5人。超额完成预定指标。
[成果] 1700240489 广西
TQ43 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:任务来源及背景:该项目为南宁市科学研究与技术开发计划项目,由南宁市科技局直接管理项目。合同编号:201102101G,起止时间:2011年6月-2013年6月。该项目由南宁胜利胶水有限责任公司和广西大学共同承担。人造板的物理力学性能指标和环保持标(甲醛释放量),均要依靠所采用的树脂胶粘剂来保证。功能性人造板的创新(阻燃、防霉、防幅射)也必须依靠胶粘剂的创新而实现,因而胶粘剂是人造板的核心。脲醛树脂胶(UF)是木材工业中应用最为广泛的人造板粘结剂之一,具有原料价格低廉、来源丰富,胶合能力强等优点,估计在相当长的时间内仍会保持垄断地位。据统计胶粘剂生产已形成总产值约650亿元的庞大产业群。而广西是人造板生产大省,2012年人造板产量达2099万立方米,占全国第三位,脲醛胶的用量已达到了125万吨(以100%计)。近年来人们对人造板环保、抗水等各种特殊功能的要求不断提升,脲醛胶制造工艺和技术仍有很大的完善和改良空间。市场上的脲醛树脂90%以上为传统的碱-酸-碱工艺制得,脲醛树脂固化后仍存在着大量的游离甲醛和一些不稳定结构,导致UF树脂在使用过程中会释放出大量的甲醛气体,会恶化人们生活环境。而在传统的碱酸碱工艺中胶合强度与甲醛释放量存在着不可调和的矛盾,而使用其他助剂又因成本问题市场无法接受。为此,寻找一种为市场所接受的低成本环保型UF树脂的合成工艺,具有非常大的显示意义和经济价值,对于推动中国人造板工业健康发展有很大帮助。技术原理和主要指标:为了改善脲醛树脂耐水性能差及甲醛释放量高等问题,该项目利用强酸工艺来合成低甲醛释放量和具有一定耐水性能的树脂胶黏剂,通过改进脲醛树脂本身的结构以提高胶粘剂的粘结性、耐水性以及环保性能(降低甲醛释放量)等质量指标,比传统弱酸工艺通过添加高能耗的化学品或采用其它昂贵胶粘剂等策略,会产生更高的经济效益。强酸工艺大致可分为以下几个阶段:第一次缩聚反应阶段:在强酸(pH<3)介质中,尿素与甲醛迅速发生缩聚反应羟基化反应阶段:调节反应液pH值至弱碱性,加入第二批尿素,尿素在弱碱环境下与甲醛发生羟甲基化反应。第二次缩聚反应阶段:调节反应液pH值至弱酸性,羟甲基尿素在弱酸环境下发生缩聚反应;降温阶段:调节反应液pH至弱碱性,加入最后一批尿素,降低UF树脂最终摩尔比,尿素与剩下的甲醛反应降低UF树脂中游离甲醛含量,降至室温得到UF树脂的初期缩合液。其中如何控制反应速度是关键。共开发出强酸工艺制备三种人造板新胶粘剂新产品的生产方法,分别为强酸工艺建筑模板用脲醛胶、强酸工艺Ⅱ类胶合板用脲醛胶和、E0级地板基材用胶等系列产品,并实现工业化生产,形成年产1000吨的生产线,产品成本与现有弱酸方法相比,降低15%左右。申请发明专利5项,其中授权4项,发表论文8篇。成果的创造性与先进性创新性:体现在解决了强酸工艺工业化中最易出现的凝胶问题。在强酸工艺中,由于初期pH值已调至1~2,反应物在该环境下会立即产生凝胶,这也是多年来企业很少采用强酸工艺的原因。该研究通过系列试验发现控制尿素加入速率便可安全地完成强酸缩聚反应,既无需加入阻聚剂,也不用采取额外的冷却、冷冻措施,操作简便、成本降低。已申请专利,并在工厂生产中得到印证,解决了强酸工艺的安全性与可探性,完善了强酸工艺的理论。先进性体现在采用强酸工艺开发了三种产品,与弱酸工艺相比,建筑模板用胶的制胶成本降低12%,胶合板胶合强度提高10%,甲醛释放量达到E1级;防潮型胶合板用胶甲醛释放量达到E1级,成本7.38%,吨胶综合能耗降低8.1%;低甲醛释放(E0级) 胶合板用胶成本下降518.65元/t(市场价3600元/吨),吨胶综合能耗也降低17.68%。技术的成熟程度:项目已经完成强酸工艺制胶技术的工业化,在企业运行成功,尤其是开发出新的尿素加料方式及装置,通过无级调速旋转阀的作用对尿素进行均匀加料,同时可以根据反应体系的温度而调控尿素加料的速度,从而解决了强酸工艺存在的易产生凝胶、反应过于激烈等问题。广西是人造板生产大省,2012年人造板产量达2099万立方米,占全国第三位。脲醛树脂胶(UF)是木材工业中应用最为广泛的人造板粘结剂之一。 强酸工艺是一种有别于传统碱酸碱工艺的新的脲醛树脂生产工艺,由于尿素与甲醛在强酸环境下会生成一些与弱酸环境不同的特殊的结构,这些结构对脲醛树脂个方面性能都有较大影响。该项目开发出的强酸工艺无论在产品质量还是生产成本和能耗方面都比现有生产工艺具有一定的优势。因此具有非常好的应用前景。已在区内外企业进行生产,并连续正常生产三年以上。
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