微波驱动催化固废化学回收

微波驱动的化学催化过程为化学反应提供了一种独特 的、选择性的非平衡态反应系统,近年来受到广泛关注和研究。 相较传统加热方法,微波可诱导离子的振动运动和分子的旋转运 动,并可增加单个原子和分子的动能,最终在原子尺度上产生温 度梯度。得益于该种选择性、快速加热和非平衡场特性,微波能 量能够实现向特定催化位点的定向传输,强化期望的反应路径并 弱化副反应的发生,增强目标产物选择性,有利于促进绿色化学 工业的发展。而这种高效的微波反应系统无法通过基于加热介质 (例如蒸汽和电加热器)界面传热的传统加热方法实现。同时微 波独特的加热方式可充分保障加热效率,热能利用高,无接触污 染,设备占地小,可显著降低能量消耗,具有节能、环保和高效 优势。 重点围绕微波驱动催化,分别开展废旧聚烯烃/聚酯塑料化学回 收、工业废盐资源化开发、农林废弃生物质化学回收和乙醇转化 制乙烯等研究工作,最近几年均取得显著进展,形成从理论创新 到关键核心技术突破直至产品应用。在 Nature Communications, Advanced Material 等国际学术期刊上发表论文 9 篇,申请中国发 明专利 14 项。

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烯烃异构化工艺产业化开发

长链内烯烃(C₁₄-C₂₀)因其分子中 C=C 双键位于碳 链内部,形成独特的分子结构,具有超疏水、超亲油等独特理化 性质,是造纸施胶剂、石油钻井液、工业润滑油、表面活性剂及 医药、农药等领域不可或缺的核心中间体。当前全球内烯烃生产 技术被海外企业垄断,我国完全依赖进口,严重制约相关产业发 展。 团队历经十余年技术攻关,成功开发出具有自主知识产权的异构 化催化剂。创新性地采用热催化体系,通过特定的热催化机制, 以端烯烃为原料实现长链内烯烃的高效合成。相较于国外同类技 术,本工艺实现三大突破:催化剂具有高活性、高选择性和长寿 命(4000 小时以上)的特点,单程转化率≥97%;全过程实现零 废弃物排放,符合绿色化学标准。完成吨/釜间歇式烯烃异构中 试,成功研制国内首台年产 300 吨的烯烃异构化半连续反应装置。 与上下游企业合作形成"煤基合成气→高温费托合成→烯烃分离 →异构化反应→半环化加工"的全产业链技术方案。工艺完成实 验室向中试(吨级/釜)转化。

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水基微凝胶颗粒材料制备技术

水基微凝胶颗粒材料主要面向石油开采技术领域,是 一种新型的凝胶颗粒类深部调堵剂,可以在油田注入水中快速分 散,随注入水进入到油藏深部,在狭窄的地层孔喉处滞留堆积封 堵,迫使后续注水转向,扩大水波及体积,驱替地层残余油,达 到降水增油的目的。具有以下性能特点:1.产品为流动液体,容 易计量,方便注入,与设备匹配可实现无人值守,减轻施工劳动 强度;2.产品主体为安全、环保、绿色的水性体系;3.耐候性优 良,-25℃~40℃可流动,无明显沉淀分层,适合各种天气条件 下的储运和施工;4.微凝胶颗粒大小可调,适合于各类油藏地层 的调剖调驱;5.多组分复配,一剂多用,复合增效作用明显。 技术优势:1.生产设备投资少。采用常规搅拌反应釜制备,无需 增加特殊设备;2.原料易得,生产工艺相对简单,成品率高,单 吨产品有效含量高;3.不同于现有市场的聚苯乙烯正向乳液产品, 残单高气味大,对施工人员有伤害,本产品连续相为水相,无挥 发刺激性气味,更安全环保,更容易被油田客户接受;4.目前类 似产品为空白,适应性强,国内外各大油田,各种油藏地质条件 下均可使用。

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低温绝热空心微球研制

近年来,氢能源的储运技术成为限制其快速发展的瓶 颈。由于氢气具有密度低,易燃易爆的特点,高压气态储氢质量 密度低,化学储氢效率低、成本高,液氢储运虽然密度高,但是 能耗也高,由于液氢的温度低至 20K 且极易蒸发,故需高效绝热 材料进行隔热保护。空心玻璃微球是一种较好的低温绝热粉体, 相比于目前大量使用的珠光砂,空心玻璃微球具有更低的热导率, 制作的液氢储罐具有更好的绝热性能,且能克服珠光砂在吸潮时 结块的缺点,大大降低液氢储罐的维护成本,延长使用寿命。20 世纪初,NASA 将空心玻璃微珠代替珠光砂进行了液氢储罐的研 究,液氢的蒸发量降低了 34%-44%。而我国对于 HGM 的低温绝热 性能研究起步较晚,鉴于国内绿色能源——氢能源的蓬勃发展, 液氢的大规模储罐研制势在必行,用空心玻璃微珠作为地面大型 液氢储罐的绝热材料能提高绝热性能,降低维护成本,具有较好 的应用前景和经济效益。

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功能性羟基磷灰石(HA)

HA 在微观结构上有多尺度和多形貌区分,多种多样的微观结构决定了 HA 材料丰富多变的宏观性能。本项目通过离子介导技术合成球形 HA,大小在微米级,尺寸可控,且无引入有机双亲分子形貌调控剂带来细胞尺度上的生物毒性。此外,不同的介导离子可获得功能性 HA 材料,有效提升材料的生物活性。比如含 Sr离子的 HA 材料对成骨细胞的增殖具有促进作用,其促进作用随着 Sr 离子含量的增加而增大;微量 Si、Sr 和 F 共掺杂的 HA 材料生物活性和抗菌性有明显提高;Li 掺杂的 HA 体外实验证明具有增强的成骨作用;Sr 和 Mg 掺杂的 HA 具有良好的骨结合和骨愈合所需的黏附强度;Zn 掺杂 HA 对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有抗菌作用;CO32-掺杂 HA 有助提升粒子表面能,促进细胞早期吸附并有利增殖。本项目单离子或多离子掺杂得到的 HA 材料在骨科植入物、牙科修复、医美填充和药物缓释等领域具有广泛的应用前景。

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高补强低增稠特种白炭黑

高补强低增稠白炭黑(化学成分为 SiO2)是一种经过燃烧合成和特殊疏水化和结构化改性工艺制备的气相纳米二氧化硅粉体,作为补强剂和触变剂广泛应用于橡胶、涂料等领域。理化所突破了表面多级改性和“侧向聚集—异相锁固”结构化等关键技术,研制的白炭黑可显著提高硅橡胶的力学性能,同时满足精密加工对物料优异流动性的要求。高补强低增稠白炭黑以特种需求为基础,以民用高附加值产品为最终目标,开发谱系化和序列化产品,满足航空航天和高端装备对紧固密封、阻尼减震、热防护涂层以及民品等应用需求。 高补强低增稠白炭黑经过实验室和中试工艺放大等多轮验证,所研制的产品性能稳定可靠,形成了制备工艺规程,建立了年产 3吨的中试生产线。2019 年 12 月,由我国航天科工和材料学等领域的7位知名专家组成的产品鉴定委员会对本项目研制的白炭黑产品进行了鉴定,一致认为“DZC 白炭黑制备工艺稳定,检验项目完整,产品性能满足了国家工程项目的研制需求。DZC 白炭黑填补了国内高端白炭黑产品的空白,在国内处于领先水平,在国际上先进。”

新材料 补强剂、触变剂
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