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貴金屬負載型催化劑在有機催化反應被廣泛應用。目前，常見的貴金屬負載型催化劑主要是將貴金屬（Pd、Pt、Ru 等）納米顆粒負載于活性炭、樹脂、介孔硅、介孔碳、MOFs 等載體材料表面，進而被應用于催化加氫、偶聯(lián)、氧化、N-烷基化等反應。在實際的化工催化應用、催化基礎研究中，這類負載型催化劑都具有較好的回收及重復使用性能。 然而，由于貴金屬主要以納米顆粒的形式負載于上述載體的外表 面；在催化反應過程中，活性位點納米顆粒非常容易從催化劑載體表 面流失，從而使得催化劑在重復使用過程中活性逐漸下降；更重要的是

煙酸又稱維生素 PP 或維生素 B3，是人體必需的 13 種維生素之一，作為藥物中間體及飼料或食品添加劑具有廣闊的國內(nèi)外市場，全球煙酸市場在 8 萬噸以上，目前主要采用化學法生產(chǎn)。 本項目打通了生物轉化 3-氰基吡啶制備煙酸的工藝路線，建成了國際上首條煙酸生物法生產(chǎn)線，技術水平達到國際領先。項目獲得了自主知識產(chǎn)權菌種、建立了腈水解酶的高效表達和系統(tǒng)改造技術、構建了固定化和高濃度轉化體系；腈水解酶發(fā)酵酶活及煙酸轉化產(chǎn)量均為目前國際報道的最高水平。已建成年產(chǎn)2000 噸煙酸生物法生產(chǎn)線，相比傳統(tǒng)化學合成工藝節(jié)約能耗 30%以上，降低污染物排放 70%以上。在 Catal Sci Tech，ChemCatChem，Crit Rev Biotechnol 等國內(nèi)外期刊發(fā)表論文 20 余篇，1 篇入選BioMed 數(shù)據(jù)庫 Highly accessed 論文；213受邀合編英文專著 1 部；申報國家發(fā)明專利 15 項，其中已授權 9項。 

本發(fā)明公開了一種金屬負載五氧化二釩催化劑及其制備方法和應用，該催化劑以五氧化二釩為活性組分，添加鉑、鈀、釕、銅中的一種或幾種金屬為負載金屬組分。制備方法為：將釩鹽、金屬鹽和絡合劑依次溶于水中，制成溶膠，攪拌加熱蒸發(fā)水分形成凝膠，烘干，焙燒、研磨即可得到。催化劑能夠在200?300℃，氫氣壓力1?10MPa條件下高效降解微晶纖維素，制得小分子醇類物質(zhì)。本發(fā)明的催化劑的制備方法簡單，成本低廉，工藝綠色環(huán)保，易于大規(guī)模生產(chǎn)；加氫反應條件溫和，纖維素轉化高，選擇性良好，產(chǎn)物為重要的化工原料。

本項目設計開發(fā)了一種新的碳化鉬負載的原子級分散Pt催化劑，能夠在低溫（150 ~ 190 ℃）條件下實現(xiàn)對水和甲醇的高效液相重整產(chǎn)氫。其中，原子級分散鉑-碳化鉬雙功能催化劑在190 ℃條件下，催化產(chǎn)氫速率可達~20000molH2/(molPt * h)，活性較傳統(tǒng)鉑基催化劑提升了兩個數(shù)量級。

新冠疫情的爆發(fā)，使人們對空氣消毒日益重視。其中，紫外輻射是一種常見的空氣消毒技術。然而，在實際的消毒過程中，微生物往往存在“復活”現(xiàn)象，從而大大影響了消毒效果。 近日，天津大學王燦教授團隊提出了一種基于單層Ti3C2Tx（MXene）和暴露{001}晶面的TiO2的新型光催化劑，提高了光催化活性，取得了更高的消毒效率。該研究對前體MAX相蝕刻、插層、超聲剝層，制備單層Ti3C2Tx納米片，即MXene；通過水熱法并同時調(diào)控TiO2晶面，合成光催化劑MXene/{001}TiO2，浸漬涂覆于聚氨酯（PU）海綿。 在此基礎上，該研究將涂覆TiO2/MXene的PU海綿填充入連續(xù)流光催化反應器，用于動態(tài)的空氣消毒，發(fā)現(xiàn)相比于傳統(tǒng)的紫外消毒技術顯著提高了對空氣微生物的滅活效率。該研究進一步探究了紫外/光催化消毒后的空氣微生物在有光（光復活）和無光（暗修復）條件下的復活情況，結果表明，與單獨紫外消毒相比，經(jīng)過光催化滅活的空氣微生物基本無暗修復現(xiàn)象，在可見光下細菌濃度甚至呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。進一步對滅活機理的研究發(fā)現(xiàn)，紫外線通過作用于細胞DNA生成嘧啶二聚體滅活細菌，該損傷可在一定波長的可見光下被修復，細菌復活；而光催化的加入產(chǎn)生了活性氧自由基，對細菌的細胞結構造成了不可逆的損傷，這類損傷難以修復。因此，基于該研究中合成的新型光催化劑，可以達到更高的空氣消毒效率，同時實現(xiàn)更徹底的消毒效果。相關的技術成果可以應用于因新冠疫情感染場所的空氣消毒。

氧氣還原反應是燃料電池中最常見的陰極反應，即氧氣通過四電子過程結合電子和質(zhì)子轉化為水。 氧氣還原催化劑是燃料電池陰極至關重要的組成部分，其性能的好壞直接決定于最終電池的性能。鉑（Pt）是最常用的一種高效的氧氣還原反應催化劑。然而，由于Pt的價格非常昂貴，給電池帶來非常高的成本。而近年來，開發(fā)的基于雜元素摻雜的碳納米材料，盡管成本比Pt低，但是其制備過程相對較復雜，難以實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。 而對于電池的發(fā)展，低成本和高性能是永恒追求的目標。本成果提供了一種超低成本、高效率氧氣還原催化劑的制備方法。該方法以天然纖維素為原材料，具有成本低、制備簡單等優(yōu)點，所制備的氧氣還原催化劑在0.1M KOH中的氧氣還原催化電流高于常用的20wt% Pt/C催化劑。

項目成果/簡介:新冠疫情的爆發(fā)，使人們對空氣消毒日益重視。其中，紫外輻射是一種常見的空氣消毒技術。然而，在實際的消毒過程中，微生物往往存在“復活”現(xiàn)象，從而大大影響了消毒效果。 近日，天津大學王燦教授團隊提出了一種基于單層Ti3C2Tx（MXene）和暴露{001}晶面的TiO2的新型光催化劑，提高了光催化活性，取得了更高的消毒效率。該研究對前體MAX相蝕刻、插層、超聲剝層，制備單層Ti3C2Tx納米片，即MXene；通過水熱法并同時調(diào)控TiO2晶面，合成光催化劑MXene/{001}TiO2，浸漬涂覆于聚氨酯（PU）海綿。 在此基礎上，該研究將涂覆TiO2/MXene的PU海綿填充入連續(xù)流光催化反應器，用于動態(tài)的空氣消毒，發(fā)現(xiàn)相比于傳統(tǒng)的紫外消毒技術顯著提高了對空氣微生物的滅活效率。該研究進一步探究了紫外/光催化消毒后的空氣微生物在有光（光復活）和無光（暗修復）條件下的復活情況，結果表明，與單獨紫外消毒相比，經(jīng)過光催化滅活的空氣微生物基本無暗修復現(xiàn)象，在可見光下細菌濃度甚至呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。進一步對滅活機理的研究發(fā)現(xiàn)，紫外線通過作用于細胞DNA生成嘧啶二聚體滅活細菌，該損傷可在一定波長的可見光下被修復，細菌復活；而光催化的加入產(chǎn)生了活性氧自由基，對細菌的細胞結構造成了不可逆的損傷，這類損傷難以修復。因此，基于該研究中合成的新型光催化劑，可以達到更高的空氣消毒效率，同時實現(xiàn)更徹底的消毒效果。相關的技術成果可以應用于因新冠疫情感染場所的空氣消毒。

產(chǎn)品服務:焦化廠外排廢水含高濃度有毒、難降解的氰化物、COD及氨氮稱為焦化廢水，是一種較難處理的有機廢水，傳統(tǒng)處理方法后無法達標。隨著國家對環(huán)保問題的的日益重視以及國民環(huán)保意識的不斷提高，廢水的排放標準也變得更為嚴格。各國學者經(jīng)過不斷的探索研究出了一些新的焦化廢水處理技術，如：電化學氧化技術、光催化氧化技術、膜技術等。這些技術對焦化廢水中的污染物處理的較為徹底且不會產(chǎn)生二次污染，但是這些技術投資成本和運行成本較高并且很多仍處于理論研究和實驗室研究階段，較難實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應用。項目優(yōu)勢:本研究以鐵基的納米材料制備電極具有單個優(yōu)點：高效降解焦化廢水，高的使用壽命；低的處理成本。 市場概況:發(fā)展規(guī)劃： 本團隊計劃創(chuàng)立集特色催化劑和配套設備為一體的納米電催化工藝，以去除焦化廢水中的難降解污染物為主要目標，同時實現(xiàn)脫色、除臭和凈化水體的目標。經(jīng)營目標是以上海環(huán)保公司為依托，對于他們在工程應用中的水處理需求，公司為其提供相應的環(huán)保咨詢和先進的水處理產(chǎn)品，互利共贏。與此同時也要逐步提高產(chǎn)品品牌的市場認可度以及品牌效應。  商業(yè)模式:盈利模式： 前期以Fe基納米電極與配套電催化設備的批量生產(chǎn)和銷售為主，在產(chǎn)品推廣到一定階段后，以實際廢水處理工程項目承包運營為主。 

成果描述：生物柴油是一種極具應用前景的生物質(zhì)潔凈能源，世界各國都極其重視其發(fā)展，并在政策和稅收等方面給予了極大的扶持。由于需以精制后的動植物油為原料，其生產(chǎn)成本過高而導致生物柴油的推廣應用受阻。若以煎炸費油、地溝油等為原料制備生物柴油，則可以大大降低生產(chǎn)成本。但由于煎炸廢油、地溝油等原料的酸值很高，必須經(jīng)過硫酸催化預酯化降低酸值后，才能采用傳統(tǒng)的堿催化酯交換方法制備生物柴油。這個工藝同時存在著硫酸對反應器的腐蝕、大量含酸廢水排放污染水環(huán)境、催化劑與產(chǎn)物分離困難、催化劑不可重復使用等弊端。采用非均相固體酸催化劑則可以克服這些問題，并且是一種綠色環(huán)保的工藝。 采用酸改性的固體酸催化劑，對高酸值棕櫚油酯化反應制備生物柴油表現(xiàn)出很好的催化活性。固體酸在醇油比9:1、催化劑用量7 wt%、65 oC條件下，催化棕櫚油的甲酯化反應時間2 h，產(chǎn)物的甲酯含量和甲酯收率分別可達96.3%和93.2%。制備了有添加劑的SZMN型固體酸，對脂肪酸的酯化反應表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化劑用量10 wt.%、反應時間4h，油酸轉化率可達98.5%。最優(yōu)反應條件下，SZMN固體酸在重復使用6次后認可保持約96%的油酸轉化率。市場前景分析：該項技術可應用于生物柴油生產(chǎn)企業(yè)，尤其適用于從低成本高酸值油脂原料（如煎炸廢油、地溝油、棕櫚油等）生產(chǎn)生物柴油。使用該項技術，可以降低用于處理含酸、堿廢水的成本，使生產(chǎn)過程更容易達到環(huán)評要求。與同類成果相比的優(yōu)勢分析：催化劑活性評價： 65 °C、醇酸比9:1、催化劑用量7~10 wt.%、反應時間2~4h，脂肪酸轉化率 > 90 %。 催化劑穩(wěn)定性評價： 65 °C、醇酸比9:1、催化劑用量7~10 wt.%、反應時間2~4h，重復使用6次，仍可保持 > 90 %的脂肪酸轉化率。 生物柴油產(chǎn)品評價： 產(chǎn)品酸值 < 1 mgKOH/g。

本發(fā)明涉及一種燃料電池,旨在提供一種無金屬催化劑的單室微生物燃料電池。該電池包括電池殼體、陰極、陽極,其電解液為充裝于電池殼體內(nèi)的含有有機物的水,所述陽極為由鈦絲和活性炭纖維纏繞制成的鈦芯碳纖維刷;所述陰極為兩面分別涂覆了擴散層和催化層的碳布或不銹鋼網(wǎng),擴散層與空氣接觸,催化層與電解液接觸。本發(fā)明的陰極由多層擴散層和催化層構成,降低水的蒸發(fā)流失,提高了電極的穩(wěn)定性。陰極一側直接面對空氣,氧氣直接擴散到達陰極催化表面,無需外加供氣裝置和動力,大大降低了運行成本和穩(wěn)定性。陰極催化材料是來源廣泛、價格低廉的活性炭,不含任何金屬催化劑,大大降低構造成本。具有結構簡單、成本低、易于擴大化的特點。