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二氧化碳吸附材料可應用于 太空工作站、潛艇等密閉空間大 氣的凈化，是環(huán)境控制和生命保 障系統(tǒng)的關鍵核心技術。大規(guī)模 富集煙道氣中的二氧化碳，減少 溫室氣體排放具有重要意義。 本技術成果采用輻照接枝及胺化功能化的方法，合成了一類含胺基的固態(tài)胺吸附纖維材料，建立了該 類材料的制備工藝。

超臨界二氧化碳對有機物的溶解性隨溶質(zhì)極性、分子量、密度等不同而不同，容易溶解非極性或極性弱、分子量小的有機物。分散染料一般分子極性弱，分子量也不大，因而易溶于超臨界二氧化碳。溶于超臨界二氧化碳的染料分子是雜亂分散的。因此在這種狀態(tài)下染色，染浴中的染料活潑，能快速到達纖維表面，接著能較容易地滲入到纖維內(nèi)部，從而達到染料上染纖維的目的。該項技術的原理在于氣體在超臨界狀態(tài)下形成的流體密度低，染料能自動溶解且具有較高的擴散性；染料在超臨界二氧化碳中的溶解度隨著流體密度的增加而增加，由壓力和溫度來控制二氧化碳流體密度從而控制染料在超臨界二氧化碳流體中的溶解度；提高溫度來降低流體的密度和染料在溶液中的數(shù)目，促進染料擴散到纖維中去。因此該系統(tǒng)控制參數(shù)可比常規(guī)水相工藝較為快速的進行調(diào)節(jié)。該工藝無需助劑，二氧化碳無毒，可循環(huán)使用；殘留的染料可以粉末狀態(tài)回收，無廢水和廢棄物，無需染色后處理和染后烘燥，可節(jié)能?0%左右。該工藝染色速度比傳統(tǒng)工藝快好幾倍，染色效率高。

目前國內(nèi)發(fā)電廠主要是燃煤發(fā)電，煤炭的燃燒使發(fā)電廠廢氣中含有大量的二氧化碳（CO2），占工業(yè)CO2 總排放量的30%左右，造成了嚴重的大氣污染和溫室效應。燃煤電廠中二氧化碳的處理已成為目前急需解決的問題，因此燃煤電廠廢氣中二氧化碳的捕集成為目前的研究熱點之一。燃煤電廠尾氣脫CO2 理論上有吸收分離法、吸附法、膜分離法、膜基吸收法和低溫蒸餾法等。國際能源署在上世紀90 年代對上述幾種脫CO2 法的調(diào)查研究表明,對煙道氣脫CO2 較有前途的是“膜基氣體吸收法”。膜吸收技術是膜技術與氣體吸收技術相結合的膜過程,通常使用疏水微孔中空纖維膜將氣體與吸收液隔開。用于分隔氣液兩相的疏水微孔膜的可用材料廣泛，可以為聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯等。利用膜吸收技術捕集CO2 與傳統(tǒng)的吸收塔相比，膜吸收可以對氣、液兩相流速寬范圍獨立控制，而且氣液接觸面大，能耗低，避免了液泛、霧沫夾帶、溝流、鼓泡等現(xiàn)象發(fā)生。另外，膜吸收技術更有利于燃煤電廠尾氣中CO2 的回收后再次利用，利用膜吸收技術回收的CO2 純度高，可達到95%以上，可應用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)，為社會創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟價值和社會效益。 本技術以疏水中空纖維膜為氣液兩相間分隔界面，其較強的疏水性能可以防止液相的泄漏，另外所用膜材料能耐受強酸強堿的長期腐蝕，給膜吸收設備提供了更長的使用壽命。而所采用的中空纖維膜組件還具有氣液接觸面積大、設備體積小等優(yōu)點。以MEA、MDEA 等醇胺溶液為吸收劑，膜解吸過程相對簡單,與傳統(tǒng)的方法相比具有設備投資低、分離效率高、使用周期長等優(yōu)點，是具有廣大前景并值得推廣的技術。 技術指標：所用吸收劑：MEA、DEA 等醇胺類吸收劑；處理前CO2 含量≤10%；處理后CO2 含量≤0.3%；去除能力：99%；吸收劑回用方式：加熱解吸循環(huán)；吸收劑熱解吸溫度：60～80℃；裝置使用壽命1～2 年。應用范圍：可廣泛應用于燃煤發(fā)電廠尾氣中CO2 的回收處理、煙道氣處理及相關領域。市場分析膜吸收法捕集CO2 技術能耗低，占地面積小，在操作上存在很大的優(yōu)勢；另外，吸收CO2的吸收劑可經(jīng)過加熱等方法進行循環(huán)利用，捕集的CO2 濃度較高，市場前景相當廣闊。效益分析：本技術設備簡單、投資少、操作成本低，與傳統(tǒng)技術相比能耗大大降低，而且回收的CO2純度較高，經(jīng)過凈化之后可再次應用于醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)，具有顯著的經(jīng)濟效益。

針對鋼鐵工業(yè) CO 2 排放量大的問題以及少（無）煙塵、深度脫磷、脫氮、控氧的綠色潔凈煉鋼的發(fā)展方向，2004 年研發(fā)團隊提出將 CO 2 作為資源循環(huán)應用于煉鋼過程，同時利用 CO 2 的高溫特性解決現(xiàn)有冶金工藝存在的問題。經(jīng)過根據(jù)十余年的研究發(fā)現(xiàn)，CO 2 是弱氧化性氣體，在煉鋼溫度下與碳、硅、錳等元素可發(fā)生氧化反應，并伴隨吸熱或微放熱效應，具有以下冶金功能：（1）利用 CO 2 參與煉鋼反應的吸熱效應，可將 2700-3000℃的頂吹氧氣射流高溫火點區(qū)降低至鐵的沸點（2750℃）以下，減少了鐵的蒸發(fā)量；（2）轉(zhuǎn)爐煉鋼前期硅、錳等元素的氧化使熔池迅速升溫，難以滿足低溫高效脫磷的熱力學條件，可通過噴吹 CO 2 控制熔池升溫速率，延長低溫脫磷時間，解決了長期困擾煉鋼的脫磷不穩(wěn)定、深脫磷難等問題；（3）與純氧噴吹相比，CO 2 與鋼中各元素反應均生成 CO，能夠強化熔池攪拌，改善渣鋼反應動力學條件，減少終點鋼液過氧化，生產(chǎn)低氮/低磷/低氧鋼種；（4）利用煉鋼底吹 CO 2 的冷卻效應，發(fā)明了 CO 2 控制“蘑菇頭”生長與消除的動態(tài)平衡方法，可有效延長煉鋼底吹元件壽命。在充分掌握 CO 2 高溫弱氧化、強攪拌及冷卻效應等冶金反應特性的基礎上，研發(fā)團隊提出在煉鋼生產(chǎn)中采用 CO 2 代替部分頂吹 O 2 、底吹 CO 2 代替全部 N 2 /Ar進行 CO 2 -O 2 混合噴吹煉鋼的工藝流程（見附件 1 工藝路線圖），發(fā)明了具有自主知識產(chǎn)權的煉鋼噴吹 CO 2 降塵、高效脫磷、脫氮/控氧及長壽底吹等系列技術，并完成了工業(yè)示范應用。

成果完成人瞄準1000MW超臨界二氧化碳燃煤（sCO2）發(fā)電系統(tǒng)，主持了國家重點研發(fā)計劃項目“超高參數(shù)高效二氧化碳燃煤發(fā)電基礎理論與關鍵技術研究”。 本成果從系統(tǒng)和部件兩個層面進行研究，被推薦為2020年度國家重點研發(fā)計劃重點科技成果，并在2021年1月27日科技日報上做了報導。具體成果如下： 1、sCO2鍋爐模塊化設計：sCO2循環(huán)流量是水蒸氣機組的6-8倍，導致S-CO2鍋爐嚴重堵塞，發(fā)現(xiàn)機組效率懲罰效應。首次提出1/8分流減阻原理，在保持吸熱量及循環(huán)流量不變條件下，將壓降降低為傳統(tǒng)設計的1/8，由此提出模塊化鍋爐設計，將鍋爐壓降減小到與水蒸氣鍋爐相當或更低水平，徹底解決大壓降難題。 2、煙氣熱量全溫區(qū)吸收：針對sCO2循環(huán)適合中高溫熱源，單個sCO2循環(huán)無法吸收煙氣全溫區(qū)熱量，提出頂?shù)蛷秃涎h(huán)，實現(xiàn)熱量全溫區(qū)吸收。提出能量復疊利用原理及設備共享，完全消除頂?shù)籽h(huán)效率差并簡化系統(tǒng)。1000MWe級燃煤sCO2發(fā)電效率達到～50%，比水蒸氣機組高3-4個百分點。 3、鍋側(cè)和爐側(cè)綜合調(diào)溫方法：針對sCO2進入鍋爐溫度較高，抬高受熱面溫度，提出鍋側(cè)和爐側(cè)綜合調(diào)溫方法，發(fā)明“冷熱匹配、層級降溫”原理，提出“上大下小+雙爐膛+煙氣再循環(huán)”的創(chuàng)新型鍋爐設計。建成壓力達26MPa的超高參數(shù)sCO2傳熱系統(tǒng)，提出超臨界傳熱類沸騰理論，結合實驗數(shù)據(jù)，給出了鍋爐管發(fā)生傳熱惡化的臨界判據(jù)。誕生第一臺超臨界二氧化碳燃煤鍋爐原理樣機。 本成果闡明了能量復疊利用原理，是能量梯級利用的繼承和發(fā)展，消除了復合循環(huán)中頂循環(huán)和低循環(huán)的效率差，最大限度挖掘了sCO2燃煤發(fā)電系統(tǒng)的效率優(yōu)勢。并首次闡明超臨界流體分子尺度下的非均勻物質(zhì)結構，顛覆了人類對超臨界流體物質(zhì)結構的認知，首次將亞臨界壓力下的多相流體理論體系引入到超臨界傳熱中，初步實現(xiàn)了亞臨界和超臨界壓力下能量傳遞與轉(zhuǎn)換理論的統(tǒng)一，達到國際領先水平。

CO2的大規(guī)模工業(yè)利用是目前國內(nèi)外研究的重要課題，提出了一種新的 CO2 化學利用技術路線，即通過 CO2 與氨反應得到三聚氰酸等固體產(chǎn)品。這樣， 不僅可實現(xiàn) CO2的封存，而且能夠?qū)崿F(xiàn) CO2的高值有效利用。對 CO2的減排具 112 有重要意義。 CO2氨化反應特點： CO2氨化礦化生成三聚氰酸所需原料用量少（一份重量的氨可固定 2.5 份 CO2）； 原料轉(zhuǎn)化率高,(轉(zhuǎn)化率達 95%以上)； 礦化反應設備投資少，在現(xiàn)有煤化工裝置基礎上，添加部分設備，通過改 變反應過程和目標產(chǎn)品即可實現(xiàn) CO2的氨化礦化，礦化產(chǎn)品利用價值大。

聚氨酯是重要高分子合成材料，用于制造泡沫塑料、纖維、彈性體、合成革、涂料、膠黏 劑、鋪裝材料和醫(yī)用材料等，廣泛應用于交通、建筑、輕工、紡織、機電、航空、醫(yī)療衛(wèi)生等 領域。目前，全世界生產(chǎn)聚氨酯都是采用光氣異氰酸酯路線，本項目首創(chuàng)的綠色生產(chǎn)技術，以 二氧化碳替代劇毒的光氣，與有機胺、多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇等為原料，具有原料 成本低 (比光氣異氰酸酯路線低20～30％) 、轉(zhuǎn)化率高、過程清潔等特點，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異，優(yōu)級 品含量大于99.5％，經(jīng)濟性好，具有最強的國際市場競爭力。隨著環(huán)境保護、節(jié)能減排的日益 重視，該項目的開發(fā)，對于節(jié)約寶貴的能源、利用二氧化碳廢氣、促進節(jié)能減排、經(jīng)濟社會和 諧發(fā)展具有非常重要的意義。 5萬噸/年HDI型聚氨酯，總投資26000萬元。

通過將酞菁銅（CuPc）分子與碳納米管復合，得到了高效的二氧化碳電催化劑。它可以在較低過電位下將二氧化碳高選擇性地還原為甲烷，其法拉第效率達到66%（圖3），是目前產(chǎn)甲烷的活性最高的電催化材料。不同于該課題組此前報道的單分散的CoPc/CNT催化劑（Nat. Commun. 2017,8,14675），CuPc分子晶體以堆積狀態(tài)分散于CNT之中（圖3b）。原位在線X射線吸收（XAS）研究發(fā)現(xiàn)，堆積狀態(tài)下的CuPc分子在催化工作電位下會自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槌叽鐬?nm左右的銅納米團簇，是高催化活性位點；當停止催化反應后，銅納米團簇又會可逆地回到CuPc分子結構（圖3c-e）。不同于CuPc，另外兩種銅配合物HKUST-1和[Cu(cyclam)]Cl2在催化反應電位下都不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘巽~微米枝晶，因此催化活性和選擇性遠低于CuPc/CNT