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基于催化臭氧化的廢水深度處理及回用關鍵技術及設備
近年來，全球范圍內對環境保護高度重視，對于經過物理、生化之后的廢水深度處理，可以實現回用或者零排放，推動經濟社會可持續發展。難點在于，殘留的污染物濃度很低、成分復雜，且不能引入二次污染。催化臭氧化可以實現高氧化性物種羥基自由基的產生，將污染物成分高效去除，是經濟實用的可行方法之一。在多年從事廢水處理的基礎上，建立了基于催化臭氧化的廢水深度處理和回用工藝、裝備，榮獲中國商業聯合會科技進步一等獎。
江南大學
2021-04-13
醫藥中間體 3，4，5-三甲氧基苯甲醛(TMB)的制備
3，4，5-三甲氧基苯甲醛(簡稱 TMB)，外觀為白色至淺黃色結晶， 易溶于乙醇、乙酸乙酯和氯仿等有機溶劑中。是一種重要的醫藥中間 體，是合成磺胺類增效劑三甲氧基芐胺嘧啶（TMP）的重要中間體。 目前市場銷售量每年數千噸，單價在 15 萬元/噸左右。目前 TMB 的 合成方法主要有三條，一是以五倍子酸為原料，經甲基化、酯化、還 原等步驟合成；二是以香草醛為原料，經溴代、甲氧基化、甲基化等 步驟合成；三是以對羥基苯甲醛為原料，經溴代、甲氧基化、甲基化 等步驟合成。以對羥基苯甲醛為原料是目前工業化的主要途徑，但該 方法中也存在致命的不足，如甲氧基化步驟中，以 DMF 作溶劑，甲 基化原料為甲醇鈉/甲醇溶液，但 DMF 在在堿性中容易分解，產生二 甲胺，造成 DMF 回收困難，使用成本過高；甲基化使用劇毒的硫酸 二甲酯，對操作人員和環境產生強烈的影響。雖然文獻中也報道了避 免使用 DMF 為溶劑的工藝，但還存在操作復雜、反應體系壓力過大 等缺陷。甲基化步驟中尚沒有合適的硫酸二甲酯替代物。 本項目旨在優化對羥基苯甲醛的工藝，主要改進點是甲氧基化和 甲基化方法，甲氧基化以價格便宜且廣泛使用的碳酸二甲酯（DMC）作為輔助催化劑，甲醇/甲醇鈉為溶劑和甲氧基化原料，避免使用容易 分解的 DMF，且反應后產物無需進行酸化；甲基化以價格便宜且毒 性小的氯甲烷氣體代替劇毒的硫酸二甲酯。該項目目前已經完成實驗 室的小試工藝，通過優化的實驗條件，以三步總收率約 70%合成 TMB， 正在進行中試放大。
南開大學
2021-04-13
納米金簇在金屬有機框架ZIF-8載體內外可控組裝的研究
以ZIF-8為載體，基于金納米簇表面硫醇配體中羧基與鋅離子的配位相互作用，成功實現了Au25(SG)18納米簇在ZIF-8主體框架內部和外表面的可控組裝。合成的Au25(SG)18@ZIF-8和Au25(SG)18/ZIF-8催化劑具有與主體ZIF-8相當的熱穩定性及孔結構；基于框架內外Au25(SG)18與ZIF-8 載體間主客體相互作用的不同，實現了金納米簇發光性質的調控；在Au25(SG)18@ZIF-8 催化4-NP 還原反應中，ZIF-8 主體賦予Au 納米簇獨特的尺寸選擇性。結合雜原子摻雜的金納米簇Aun-xMx(SR)m (M= Pd, Pt, Ag,Cu)的多樣性，以及大量氨基和羧基配位的MOF 載體，本項目發展的策略開辟了多功能MOF 基材料合成的新途徑，在吸附、催化、生物成像以及傳感等領域具有潛在的應用前景。
中山大學
2021-04-13
采用半導體熒光粉的特殊用途發光二極管技術
制備了不同發光波長的半導體量子點材料，設計，優化和制造了應用于航天電子信息顯示領域的基于薄膜量子點器件結構的夜視兼容性LED；同時也設計，優化和制造應用于航天電子信息顯示領域的基于集成量子點熒光粉-氮化鎵單晶藍光LED器件結構的夜視兼容性LED。通過控制器件的光譜輸出，成功地制備出適用于飛機駕駛艙的半導體器件，該器件可直接用于飛機駕駛艙，無需再使用濾光片，并完成了對其性能的評估。同時基于半導體量子點材料制備出了用于NBI內窺鏡成像的多光譜通道半導體熒光粉LED陣列。完成對NBI內窺鏡成像的多光譜通道半導體熒光粉LED陣列的初步光電測量。此外，分析影響LED發光功率及效率的因素，優化設計的器件結構，探索提高特殊用途效率的方法。優化器件的工藝制作流程，提高器件參數的一致性、均一性。
上海理工大學
2021-04-13
頜骨修復材料研發團隊揭示納米表面性能對骨免疫的調控機制
納米表面結構引導骨再生是當前骨替代修復材料領域一個新的研究方向及研究熱點。目前的研究主要集中在納米表面結構對成骨細胞系成骨分化的調控機制，而對成骨微環境中免疫細胞的調控作用研究甚少。本研究系統比較了巨噬細胞對不同納米顆粒大小（16，38，68 nm）和不同表面化學成分（富含胺基的丙烯胺及富含羧基的丙烯酸）的納米表面結構生物材料的免疫應答差異，發現納米表面結構可以改變巨噬細胞的形態，將胞外的理化信號轉入胞內，激活自噬反應，從而調控免疫微環境，影響間充質干細胞的成骨分化。 該研究從骨形成免疫微環境的角度提出了“納米表面引導成骨”的新機制，提示通過精準控制生物材料的納米表面結構，可靶向調控免疫細胞，營造有利于骨形成的免疫微環境，最終實現納米成骨，為納米骨生物材料的研發提供了新的策略。
中山大學
2021-04-13
歸納了一類不同于傳統教科書中提到的新型摻雜效應
劉奇航及其合作者通過密度泛函理論計算，為這一類反摻雜行為提出了一種稱為“極化子湮滅”的微觀機制。以電子摻雜某些氧化物為例，研究發現，具有反摻雜效應的材料在不考慮雜化效應的高對稱結構下具有半填充能帶，應為金屬。晶格畸變此時會打開帶隙，此時的低能激發發生在體系的配位陰離子之間。因此，這類材料的導帶底在摻雜之前有被認為從價帶分離出去的“空穴極化子”態，而電子引入后會復合這些空穴極化子回到價帶，而并不形成帶隙間的缺陷能級（如圖二所示）。這種反摻雜現象原則上和體系的電子關聯效應無關，例如在含有鎂空位的氧化鎂中也可以存在。另外，在鋰電池陽極材料LiFeSiO4、LiIrO3以及過渡金屬氧化物SmNiO3、SrCoO2.5等材料中存在摻雜范圍廣、帶隙變化大的反摻雜效應。? 值得一提的是，反摻雜效應可以通過不同摻雜手段可逆地調節體系的帶隙以及導電性，具有非常廣泛的應用前景，如燃料電池、光電器件、全固態離子導體，甚至人工智能等。該研究圓滿地解釋了導電性隨摻雜濃度增加而減弱的反摻雜效應的微觀機理，并且給出了具有這種性質的材料一般滿足的條件
南方科技大學
2021-04-13
一種利用壓力來調控貴金屬納米材料晶相含量的新策略
自然界中，貴金屬金（Au）的塊體只能以其熱力學穩定結構面心立方(fcc)相存在。只有在納米尺度，利用濕法化學合成方法，人們才能獲得具有獨特光學性質的，密排六方hcp-4H結構的Au納米材料。雖然通過配體交換或外延生長貴金屬的方式，可以在溶液中誘導4H相的Au變為fcc結構，獲得更多的結構信息。但是，具體的結構性質和相轉變過程仍然無法確定。本工作利用金剛石對頂砧（DAC）技術對4H相的Au納米材料進行研究，探索其結構和相變過程，達到高壓貴金屬相工程的目的。? 高壓X射線衍射表明，壓力在1.2 – 26.1 GPa之間，Au的4H結構逐漸轉變為fcc相。同時，該過程的不可逆性使得貴金屬高壓相工程成為了可能。即通過控制最高壓力，獲得不同4H/fcc相含量的Au納米材料。同時，相比純4H相的Au納米帶，具有4H與fcc相交替多相結構的4H/fcc Au納米棒更容易發生高壓相變。這主要是由于4H/fcc多相Au納米棒中大量相邊界提供的相變成核位點，可以促進4H-fcc的相變過程。此外，課題組通過高分辨透射電子顯微技術和密度泛函理論（DFT）計算的結合，首次觀測到了原子尺度的Au相變路徑。發現Au由4H-fcc的相變機理為（-112）4H晶面的整平，并伴隨著密堆積方向的改變。這與以往觀測到的金屬高壓hcp-fcc相的相變機制完全不同。該工作不僅對Au納米結構的穩定性和相變提出了新的見解，而且提供了一種利用壓力來調控貴金屬納米材料晶相含量的新策略，該策略可用于研究基于晶相的催化、表面增強拉曼散射、波導、光熱療法、傳感、清潔能源等領域中。
南方科技大學
2021-04-13
一種統計分析水中泥沙顆粒粒徑大小的試驗裝置
本實用新型涉及一種統計分析水中泥沙顆粒粒徑大小的試驗裝置，包括模型水槽實驗系統、視頻圖 像采集與處理系統、電機控制攪拌系統；所述模型水槽實驗系統包括水槽、放置在所述水槽內的沙粒和 水流；所述視頻圖像采集與處理系統包括依次連接的 B 超探頭、B 超儀、視頻圖像采集卡和計算機；所 述電機控制攪拌系統包括轉軸、攪拌器、步進電機和用于固定所述轉軸和攪拌器的固定支撐裝置，所述 轉軸的一端連接在固定支撐裝置上，一端與攪拌器相連接，所述攪拌器由步進電機驅動。本實用新型具 有直觀可視、實時性好的優點，通過 B 超儀對水流沙粒進行超聲成像，分析 B 超圖像中的沙粒成像光 斑及其大小和分布情況，實現對水中沙粒粒徑大小的統計分析。
武漢大學
2021-04-13
一種基于能量原理的深部巖體爆破開挖誘發振動預報方法
本發明提供一種基于能量原理的深部巖體爆破開挖誘發振動預報方法，包括如下步驟：⑴采用量綱 分析方法，建立了基于能量平衡原理的峰值振動速度預測公式；⑵針對深埋地下隧洞爆破開挖，在洞壁 布置振動監測儀，記錄爆破過程的巖體振動波形，獲取圍巖振動響應；⑶根據深埋地下隧洞爆破參數和 場地環境，計算出每段炮孔所裝炸藥爆炸能量及被開挖巖體的應變能，再結合實測的爆破振動峰值速度， 采用多元回歸分析方法計算出預測公式中的未知系數，實現深部巖體爆破開挖誘發振動的預報。本發明 方法大幅度提高了深部巖體爆破開挖誘發振動的預報精度，可廣泛應用于交通、水電、礦山等深埋地下 工程爆破開挖誘發振動的預報。
武漢大學
2021-04-13
表征太赫茲量子級聯激光器多模效應的電路建模仿真方法
本發明涉及一種表征太赫茲量子級聯激光器多模效應的電路建模仿真方法，首先建立表征 THzQCL 有源層內部載流子輸運特性的多模速率方程組；接著建立表征ThzQCL內部多模態效應的物理方程模型； 然后通過變量代換和化簡得到相應的等效電路模型；建立表征 THzQCL 輸入端電氣特性的等效電路模型； 建立表征 THzQCL 輸出端光功率特性的等效電路模型；最后建立電路宏模型，包括一個電氣端口和一個 光功率輸出端口，基于電路宏模型進行光電性能仿真和輸出光譜性能測試。本發明可測試溫度對 THzQCL 各種光電性能的影響；可支持實現對 THzQCL 光電性能和輸出多模效應的模擬和仿真。
武漢大學
2021-04-13