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二氧化氯因其高效、安全、不易產(chǎn)生氯代有機(jī)物等“三致”物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)而替代液氯廣泛應(yīng)用于飲用水、污水處理、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工等領(lǐng)域，被譽(yù)為第四代消毒劑，是世界衛(wèi)生組織和世界糧農(nóng)組織推薦的A1級(jí)廣譜、安全和高效消毒劑。 本項(xiàng)目在“國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目”的支持下，通過(guò)先進(jìn)的復(fù)合還原催化技術(shù)、雙釜串聯(lián)及梯級(jí)反應(yīng)強(qiáng)化技術(shù)、反應(yīng)耦合分離技術(shù)、發(fā)生器結(jié)構(gòu)獨(dú)特設(shè)計(jì)等一系列自主創(chuàng)新，攻克了二氧化氯制備技術(shù)難題，開(kāi)發(fā)了一種高純度二氧化氯綠色制備集成新技術(shù)，提高了二氧化氯的品質(zhì)與發(fā)生器的安全性，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白

成果完成人瞄準(zhǔn)1000MW超臨界二氧化碳燃煤（sCO2）發(fā)電系統(tǒng)，主持了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“超高參數(shù)高效二氧化碳燃煤發(fā)電基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)研究”。 本成果從系統(tǒng)和部件兩個(gè)層面進(jìn)行研究，被推薦為2020年度國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)科技成果，并在2021年1月27日科技日?qǐng)?bào)上做了報(bào)導(dǎo)。具體成果如下： 1、sCO2鍋爐模塊化設(shè)計(jì)：sCO2循環(huán)流量是水蒸氣機(jī)組的6-8倍，導(dǎo)致S-CO2鍋爐嚴(yán)重堵塞，發(fā)現(xiàn)機(jī)組效率懲罰效應(yīng)。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(shè)計(jì)的1/8，由此提出模塊化鍋爐設(shè)計(jì)，將鍋爐壓降減小到與水蒸氣鍋爐相當(dāng)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(duì)sCO2循環(huán)適合中高溫?zé)嵩?，單個(gè)sCO2循環(huán)無(wú)法吸收煙氣全溫區(qū)熱量，提出頂?shù)蛷?fù)合循環(huán)，實(shí)現(xiàn)熱量全溫區(qū)吸收。提出能量復(fù)疊利用原理及設(shè)備共享，完全消除頂?shù)籽h(huán)效率差并簡(jiǎn)化系統(tǒng)。1000MWe級(jí)燃煤sCO2發(fā)電效率達(dá)到～50%，比水蒸氣機(jī)組高3-4個(gè)百分點(diǎn)。 3、鍋側(cè)和爐側(cè)綜合調(diào)溫方法：針對(duì)sCO2進(jìn)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(jí)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(shè)計(jì)。建成壓力達(dá)26MPa的超高參數(shù)sCO2傳熱系統(tǒng)，提出超臨界傳熱類(lèi)沸騰理論，結(jié)合實(shí)驗(yàn)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(tái)超臨界二氧化碳燃煤鍋爐原理樣機(jī)。 本成果闡明了能量復(fù)疊利用原理，是能量梯級(jí)利用的繼承和發(fā)展，消除了復(fù)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(shì)。并首次闡明超臨界流體分子尺度下的非均勻物質(zhì)結(jié)構(gòu)，顛覆了人類(lèi)對(duì)超臨界流體物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)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(shí)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(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

針對(duì)鋼鐵工業(yè) CO 2 排放量大的問(wèn)題以及少（無(wú)）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(tuán)隊(duì)提出將 CO 2 作為資源循環(huán)應(yīng)用于煉鋼過(guò)程，同時(shí)利用 CO 2 的高溫特性解決現(xiàn)有冶金工藝存在的問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)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(yīng)，并伴隨吸熱或微放熱效應(yīng)，具有以下冶金功能： （1）利用 CO 2 參與煉鋼反應(yīng)的吸熱效應(yīng)，可將 2700-3000℃的頂吹氧氣射流高溫火點(diǎn)區(qū)降低至鐵的沸點(diǎn)（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(xué)條件，可通過(guò)噴吹 CO 2 控制熔池升溫速率，延長(zhǎng)低溫脫磷時(shí)間，解決了長(zhǎng)期困擾煉鋼的脫磷不穩(wěn)定、深脫磷難等問(wèn)題； （3）與純氧噴吹相比，CO 2 與鋼中各元素反應(yīng)均生成 CO，能夠強(qiáng)化熔池?cái)嚢?，改善渣鋼反?yīng)動(dòng)力學(xué)條件，減少終點(diǎn)鋼液過(guò)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(yīng)，發(fā)明了 CO 2 控制“蘑菇頭”生長(zhǎng)與消除的動(dòng)態(tài)平衡方法，可有效延長(zhǎng)煉鋼底吹元件壽命。在充分掌握 CO 2 高溫弱氧化、強(qiáng)攪拌及冷卻效應(yīng)等冶金反應(yīng)特性的基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(jìn)行 CO 2 -O 2 混合噴吹煉鋼的工藝流程（見(jiàn)附件 1 工藝路線圖），發(fā)明了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煉鋼噴吹 CO 2 降塵、高效脫磷、脫氮/控氧及長(zhǎng)壽底吹等系列技術(shù)，并完成了工業(yè)示范應(yīng)用。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介： 針對(duì)現(xiàn)有碳收集、儲(chǔ)存（CCS）方法中二氧化碳的壓縮、脫附過(guò) 程的高能耗問(wèn)題，我們采用碳收集與利用（CCU）的策略，將二氧化 碳的捕集、活化與轉(zhuǎn)化利用相結(jié)合，為碳收集、儲(chǔ)存及其活化利用提 供新方法。設(shè)計(jì)并合成高效、可活化二氧化碳的吸附材料，以利于在 捕集時(shí)活化二氧化碳分子，將二氧化碳的分離技術(shù)與二氧化碳（即活 化的二氧化碳分子）的轉(zhuǎn)化反應(yīng)相耦合，避免能耗高的脫附過(guò)程，從 而實(shí)現(xiàn)低壓、溫和條件下將捕集的二氧化碳的原位催化氫化反應(yīng)，以 制備能源類(lèi)產(chǎn)品甲酸、甲醇

化學(xué)二氧化錳又稱(chēng)活性二氧化錳，主要用于高性能，大容量，長(zhǎng)壽命的新型鋰鋁電池的去極化材料及陰極材料?；钚远趸i為黑色正交晶格晶體或棕黑色粉末，相對(duì)密度5.026。其用途較廣泛，除用于干電池生產(chǎn)之外，還用于玻璃工業(yè)作良好的脫色劑，電子工業(yè)中制錳鋅鐵氧化體及磁性材料，煉鋼工業(yè)中作錳鐵合金材料，澆鑄工業(yè)中作增熱劑，防毒面具中作CO氣體吸附劑，化學(xué)工業(yè)作氧化劑，有機(jī)合成作催化劑，油漆和油墨的干燥劑，火柴生產(chǎn)中作助燃劑，陶瓷搪瓷的釉藥及高級(jí)錳鹽的原料；此外，還用于煙花，水的凈化除鐵，醫(yī)藥，肥料及紡織印染等生產(chǎn)中。 活性二氧化錳的生產(chǎn)方法較多，傳統(tǒng)的方法有硝酸錳法，碳酸錳法及天然錳礦活化法等，他們各有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，但有一個(gè)共同的不足之處，就是制成的干電池連續(xù)放電時(shí)間較短，松裝密度較小，因而限制了它的應(yīng)用價(jià)值。制備高活性二氧化錳，必須是制備出優(yōu)質(zhì)的二價(jià)錳鹽溶液，再用強(qiáng)氧化劑將它迅速氧化為四價(jià)的錳，并轉(zhuǎn)化為Mn（OH）4，將后者進(jìn)行調(diào)節(jié)酸度，煮沸，漂洗，在合適的溫度下進(jìn)行干燥，并縮聚為塊狀產(chǎn)物，即得到活性二氧化錳產(chǎn)品。 年產(chǎn)5000噸的生產(chǎn)規(guī)模，建設(shè)總投資約為600萬(wàn)元，年產(chǎn)值約7500萬(wàn)元，生產(chǎn)成本約為5000萬(wàn)元，年利稅為2500萬(wàn)元。

CO2的大規(guī)模工業(yè)利用是目前國(guó)內(nèi)外研究的重要課題，提出了一種新的 CO2 化學(xué)利用技術(shù)路線，即通過(guò) CO2 與氨反應(yīng)得到三聚氰酸等固體產(chǎn)品。這樣， 不僅可實(shí)現(xiàn) CO2的封存，而且能夠?qū)崿F(xiàn) CO2的高值有效利用。對(duì) CO2的減排具 112 有重要意義。 CO2氨化反應(yīng)特點(diǎn)： 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(dá) 95%以上)； 礦化反應(yīng)設(shè)備投資少，在現(xiàn)有煤化工裝置基礎(chǔ)上，添加部分設(shè)備，通過(guò)改 變反應(yīng)過(guò)程和目標(biāo)產(chǎn)品即可實(shí)現(xiàn) CO2的氨化礦化，礦化產(chǎn)品利用價(jià)值大。

通過(guò)將酞菁銅（CuPc）分子與碳納米管復(fù)合，得到了高效的二氧化碳電催化劑。它可以在較低過(guò)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(dá)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(bào)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(huì)自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槌叽鐬?nm左右的銅納米團(tuán)簇，是高催化活性位點(diǎn)；當(dāng)停止催化反應(yīng)后，銅納米團(tuán)簇又會(huì)可逆地回到CuPc分子結(jié)構(gòu)（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(yīng)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(yuǎn)低于CuPc/CNT

成果創(chuàng)新點(diǎn) 與市場(chǎng)上現(xiàn)有氣凝膠產(chǎn)品采用超臨界干燥技術(shù)不同， 本產(chǎn)品采用常壓干燥方式制備。 粉體的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到 0.015W/mK,復(fù)合保溫氈墊的導(dǎo)熱 系數(shù)達(dá)到 0.022 W/mK，保溫性能優(yōu)于市場(chǎng)上有機(jī)保溫材料， 而且燃燒性能達(dá)到 A 級(jí)不燃，兼有保溫和防火效果。 通過(guò)工藝改進(jìn)解決了常壓干燥制備有機(jī)溶劑使用量大 和制備周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，而且使用無(wú)機(jī)硅源和有機(jī)溶劑使用 少，制備成本大大降低。