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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。

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。?

本發明涉及氧還原催化劑的制備方法，旨在提供一種含硫、氮和過渡金屬元素大孔碳氧化原催化劑的制備方法。該方法是：將硫脲溶液加入葡萄糖溶液，于水浴中滴加鹽酸，反應得到葡萄糖硫脲預聚體溶液；將含過渡金屬鹽和納米CaCO3粉末的懸濁液加入其中，加熱反應后噴霧干燥，得到催化劑前驅體；然后升溫進行深度聚合、碳化；冷卻球磨，再使用鹽酸去除模板，漂洗后干燥，得到產品。本發明將過渡金屬元素在多孔材料形成前加入，能夠形成更多的催化中心，是催化中心的分布更加均勻。得到的催化劑比表面積大，導電性好，具有極高的催化活性，特別適用于大電流工作狀況。合成的非貴金屬催化劑可用于多種燃料電池，也可作為空氣電池的陰極催化劑，成本低廉。

成果簡介：  本團隊經過近十年的研發，突破多項關鍵技術，開發出具有自主知識產權的綠色、高效、廉價稀土基催化劑，可以替代貴金屬催化劑（國內外），大幅度降低生產成本，總體上達到國際先進水平，具有極強的市場競爭力，也符合“中國制造2025”稀土資源高端產業戰略布局。 構建了稀土（Ce，L

本發明公開了一種吸附-光催化一體化二氧化鈦的制備方法，以十二烷基-2-吡啶-甲胺為模板劑，在乙醇-水體系條件下水熱反應，用乙醇-鹽酸溶液萃取模板劑得到中間體，最后采用水鈍化方法處理得到吸附-光催化一體化二氧化鈦。本發明采用水鈍化的方法制備的材料在高風速（較短接觸時間）條件下的吸附、催化和抗濕性能相比現有材料具有顯著優勢，在室內空氣污染治理領域具有廣泛的應用前景。

氧化鋯纖維成果轉化 本項目涉及從原料的合成、纖維及其制品的制備以及相關設備等系列專利群，具有獨立自主知識產權，該發明專利群不僅在技術上處于國際領先水平，還可轉化為生產力，形成具有高附加值的產品，產生經濟價值和社會效益。本項目在國內外沒有先例可借鑒，從工藝到設備大都是自主研發設計，投入的人力、物力和時間非常大。已在山東德艾普節能材料有限公司實施轉化。 由于氧化鋯纖維具有極低的高溫導熱系數和耐溫性，決定了氧化鋯纖維及其制品在超高溫隔熱領域具有及其廣泛的應用市場前景。主要應用包括高溫電爐、退火爐、單晶爐、中高頻感應爐以及氣氛爐等的高溫面的隔熱。1600度以上的保溫，每年具有幾千噸的市場需求，可產生上百億的經濟價值。 《氧化鋁特種陶瓷材料及相關應用》成果轉化 該專利技術成果主要涉及的是氧化鋁微晶陶瓷磨料(S-G磨料)和氧化鋁基陶瓷纖維的“溶膠-凝膠”法制備及其相關應用等，已在山東東珩膠體材料有限公司實施轉化。 氧化鋁特種陶瓷材料及相關應用市場需求大，技術轉化條件成熟，具有良好的轉化前景。微晶陶瓷磨料(S-G磨料)和氧化鋁纖維在國際上已經得到普遍的應用和推廣，尤其是在軍事材料、航空航天材料。目前國內還是空白，但是以美日為首的西方發達國家對我國進行技術封鎖、材料禁止買賣，限制我國先進制造業、航空、航天等方面的發展，陳代榮教授團隊研究的氧化鋁特種陶瓷材料將會填補國內空白，打破美日等國對我國的技術封鎖，實現氧化鋁陶瓷材料在軍事、航空、航天、人民生活用品等方面的廣泛應用。 碳纖維復合芯架空導線 碳纖維復合芯導線是一種新型節能型增容導線，具有質輕，高強、耐腐、抗疲勞、弧垂變化小、安全節能等優點，同時可以實現倍容輸電，并具有自融冰功能，可以減少輸電回路，提高架線土地利用率，降低線路改造成本，是原有鋼芯鋁絞線的最佳替代品。適用于高地質災害、大跨越、城網改造升級、沿海等高腐蝕區域以及超高壓和特高壓輸電，有助于構造安全、環保、高效節約型輸電網絡。 本產品以高性能碳纖維及山東大學自主研發的耐高溫特種樹脂為原料，具有獨特的防劈裂結構設計，以先進的自動化拉擠機組為硬件保障，產品性能指標達到國際領先水平，六家合作企業掛網業績已達3萬公里。曾獲國家能源科技進步一等獎，山東省科技進步一等獎等獎項。 碳纖維系列成果還有碳纖維復合材料抽油桿、單兵防護、碳纖維復合材料高壓氣瓶、碳纖維復合材料三維編織體等，成熟度基本都可以量產。

PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯) 是通用高分子樹脂之一。對廢棄的PET塑料進行降解或回收 循環使用是PET產業中不可缺少的環節，是塑料資源實現可持續發展中的關鍵之一。PET的回 收方法主要分為物理回收、化學回收、物理-化學回收三種。目前PET化學回收工業化主要的 兩種方法分別是水解和醇解，在酸催化作用下酯鍵的水解，酸直接影響著反應進行的轉化率、 選擇性和速度，目前多使用硫酸，但存在以下缺點：強酸酸性對反應設備腐蝕、分離能耗高、 產品純化難、催化劑不能回收、產生大量酸性廢水。本項目首次合成專用固體催化劑，采用 新工藝降解聚酯PET (對其它類型的聚酯也同樣實現高效降解) 。該固體催化劑無毒、不腐蝕設 備、可循環使用、環境友好，能很好地解決目前PET降解中的難題。

新能源學院趙學波教授領銜的氫能團隊在具有工業應用前景的丙烷氧化脫氫制丙烯高性能催化劑研究方面取得新進展，相關論文《含硼金屬有機框架化合物衍生的球形超結構氮化硼納米片》（A Spherical Superstructure of Boron Nitride Nanosheets Derived from Boron-Contained Metal-Organic Frameworks）在國際化學領域頂級期刊Journal of the American Chemical Society發表。我校2016級博士生曹磊、新能源學院代鵬程副教授為該論文共同第一作者，新能源學院趙學波教授、代鵬程副教授、昆士蘭大學Yusuke Yamauchi教授為共同通訊作者，中國石油大學（華東）為第一署名單位。 丙烯是極為重要的大宗化工基礎原料，后續衍生出的眾多有機化工產品在建筑、汽車、包裝紡織等領域有廣泛應用。近年來隨著丙烯下游產業規模的迅速擴張，傳統的丙烯來源已無法滿足市場需求，因而亟需開發新的丙烯來源。丙烷氧化脫氫制丙烯具有底物轉化率高、工藝能耗低和無積碳不易失活等優勢，極具工業應用前景。但是由于產物丙烯容易與氧化劑發生過度氧化，降低了目標產物的選擇性，從而讓丙烷氧化脫氫工藝一直無法達到工業化的要求。因此，開發一種高效催化劑，抑制過度氧化，提升產物中丙烯的選擇性是推動丙烷氧化脫氫發展最直接有效的手段。 氮化硼是目前烯烴選擇性最高的丙烷氧化脫氫催化劑，但是單程烯烴收率離工業化需求仍有一定差距。通過可控合成提高活性物種在氮化硼表面的含量和分散度是一種提升催化性能的有效途徑。構建分層的三維結構，尤其是基于二維氮化硼納米片為基本單元的球狀三維結構，有助于提高邊緣活性物種的含量。除豐富的邊緣活性位點外，特殊的三維球狀結構促使反應混合氣沿著球面進行有效地擴散并充分與活性位接觸，提高催化劑的催化活性。然而迄今為止，如何控制氮化硼納米片自組裝形成三維球狀超結構仍是一個充滿挑戰性的工作。 針對上述問題，研究人員以金屬有機框架化合物（MOFs）為前驅體，通過溶劑熱轉換的方式制備了三維球形超結構MOFs納米片（SS-MOFNSs），并進一步以SS-MOFNSs為自犧牲模板，制備了球形超結構氮化硼納米片（SS-BNNSs）催化劑。 SS-BNNSs在丙烷氧化脫氫反應中表現出了優異的催化性能，510 ºC的操作溫度下，產物中烯烴的收率達到了40.2%（丙烯，27.8%；乙烯，12.4%），遠超商業化的氮化硼納米片（丙烯，23.8%；乙烯，8.6%）和高比表面積的氮化硼纖維（丙烯，20.7%；乙烯，10.2%）。通過系統的表征可以發現，SS-BNNSs表面富含B-OH，讓催化劑無須活化就可以直接催化反應進行，同時特殊的結構優勢提高了活性物種的分散度，利于反應氣與活性位點快速接觸和產物丙烯的迅速脫附，提升了產物丙烯的單程收率。SS-BNNSs自組裝的構造過程和結構優勢帶來的性能提升拓寬了催化劑的設計思路。 該研究成果獲得審稿專家充分肯定，審稿專家一致認為該工作提出的含硼MOFs衍生三維超結構氮化硼納米片具有很好的創新性，其作為丙烷氧化脫氫催化劑表現出的高烯烴收率在工業應用方面具有較大潛力，為丙烷氧化脫氫催化劑的研究提供了新的參考。

本發明公開了一種通過中間載金有效提高分枝結構二氧化鈦納米線薄膜光催化活性的方法，包括如下步驟：在雙氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得反應液Ⅰ；將金屬鈦板浸沒于反應液Ⅰ中，反應12~72小時；取出金屬鈦片，用去離子水清洗，干燥，熱處理0.5~5小時；在去離子水中添加氯金酸和甲醇，得反應液Ⅱ；將熱處理后的金屬鈦片浸沒于反應液Ⅱ中，通過紫外光照射后，再浸沒于硫酸溶液中，反應12~72小時，用去離子水清洗、干燥，獲得分枝結構二氧化鈦納米線薄膜。本發明采用中間載金的方法，有效增加了納米金顆粒與二氧化鈦接觸面積，顯著提高了薄膜的光催化活性。

深度“治水”關鍵技術——高級氧化 高級氧化技術：在高溫高壓、電、聲、光輻射、氧化劑、催化劑等條件下產生強氧化性•OH自由基，高效氧化大分子難降解有機物以及飲用水微量污染物的深度處理技術。 思普潤-HYRASAOR高級氧化系統 思普潤基于O3、H2O2、UV開發出HYRASAOR (Hydroxyl Radical Special Advanced Oxidation Reactor) 系列高級氧化系統，形成O3/ H2O2 /UV、O3/ H2O2 、UV/ H2O2 、UV/O3等系列高級氧化技術。可廣泛應用于工業污水廠達標排放、市政污水廠新建及提標改造、嗅味去除、微污染物降解及地下水修復等領域。