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大粒徑硅溶膠以其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，在涂料、建材、電子、陶瓷、橡膠、紙張、紡織、環(huán)境保護及化妝品等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。隨著科技的不斷進步和生產(chǎn)工藝的改進，大粒徑硅溶膠的應(yīng)用范圍和潛力將進一步拓展，為各行業(yè)的發(fā)展提供更為強大的支持。

本項目提出并突破了超凈（低）排放用節(jié)能型水刺濾料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)一系列關(guān)鍵技術(shù)問題，建立了完整的產(chǎn)業(yè)化工藝技術(shù)，技術(shù)水平達國際先進。項目產(chǎn)品與傳統(tǒng)針刺濾料相比，由于可有效降低濾料的克重 18%左右，產(chǎn)品綜合成本與傳統(tǒng)針刺濾料產(chǎn)品接近，但項目產(chǎn)品的整體性能卻得到了大幅度提升，不僅解決 PM2.5 微細粉塵的排放問題，而且屬于節(jié)能型產(chǎn)品，具有顯著的競爭優(yōu)勢。 關(guān)鍵技術(shù) 基于水刺開纖技術(shù)構(gòu)建濾料表面超細纖維致密層；高密度低損傷復(fù)合加固工藝技術(shù)；濾料表面精細化工藝技術(shù)；針孔自動封閉技術(shù)。產(chǎn)品：節(jié)能型超凈水刺濾料。 知識產(chǎn)權(quán)及項目獲獎情況 授權(quán)發(fā)明專利 7 項、實用新型專利 1 項。獲中國紡織聯(lián)合會科技進步獎一等獎 (2017)；獲江蘇省科學(xué)技術(shù)獎三等獎（2018）。 投資期望及應(yīng)用情況 本項目自 2012 年開始研究，期間進行了中試和試生產(chǎn)，2014 年底開始全面推廣應(yīng)用。2014 年-2016 年三年累計新增銷售額 31198.24 萬元、新增利潤3971.77 萬元、新增稅收 1789.66 萬元。本項目產(chǎn)品已在中國石油化工股份有限公司齊魯分公司、唐山三友化工股份有限公司熱電分公司、南京中聯(lián)水泥有限公司、大連市熱電集團東海熱電廠等一大批國內(nèi)大型熱電廠和水泥廠的推廣應(yīng)用，粉塵排放濃度一直保持在 10mg/Nm3 以內(nèi)，實現(xiàn)了超凈（低）排放。

近日，中國科大俞書宏院士團隊與工程科學(xué)學(xué)院丁航教授課題組和吳恒安教授課題組合作，在間歇式水熱合成的流體行為研究領(lǐng)域取得重要進展。研究人員首次利用氧化石墨烯（GO）的液晶行為和凝膠化能力，借助酚醛樹脂（PF）的固化定型作用，獲得具有環(huán)形極向結(jié)構(gòu)的凝膠（GO / PF 凝膠），根據(jù)凝膠的微觀結(jié)構(gòu)來揭示水熱合成中的流體行為。該成果發(fā)表于Cell Press材料學(xué)旗艦期刊Matter上。研究人員發(fā)現(xiàn)，在水熱條件下，GO納米片在流體剪切力的作用下可以沿著流場的方向進行排列（圖1）。此外，GO納米片能夠通過與酚醛樹脂的原位交聯(lián)固定形成具有環(huán)形結(jié)構(gòu)的軸對稱（類似于地球磁場分布結(jié)構(gòu)）凝膠。研究人員可以通過對凝膠形貌和結(jié)構(gòu)的直接觀察分析，進而推測出水熱合成中的流體行為。據(jù)此，研究人員開展了加熱溫度、溶液粘度和反應(yīng)釜尺寸/形貌等多個因素進行了研究。

(1)溫度低，90 ℃左右(2)流量大，如2500 m3的高爐，沖渣水2400 T/h；(3)PH值8.5，Ca：84 mg/L，Mg：51 mg/L，Na：3216 mg/L，Cl：1091 mg/L。(4)大量含沙，直徑0.1 mm系統(tǒng)工作原理：? 采用的是雙循環(huán)流程設(shè)計? 沖渣水排出溫度約85～90 ℃，經(jīng)過沉淀除雜后進入特殊設(shè)計的換熱器，將熱量傳遞給有機工質(zhì)，溫度降到50 ℃左右，再送到高爐供沖渣之用，從而回收了一定量的余熱。? 有機工質(zhì)在換熱器內(nèi)吸收熱量后變成80 ℃的過熱蒸氣，然后進入氣輪機膨脹做功，帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，對外輸出電能。 

一、 項目簡介石墨是典型的層狀結(jié)構(gòu)材料，具有良好的導(dǎo)電性，潤滑性，化學(xué)穩(wěn)定性。被廣泛用于冶金、電氣、機械等工業(yè)領(lǐng)域。直接使用卻具有密度大，分散度差等缺點。 石墨烯是碳原子緊密堆積成的單層蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，是一種二維晶體，是構(gòu)建其他維數(shù)碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨）的基本單元。其性能遠遠高于石墨材料。石墨烯的理論研究已有 60 多年的歷史，但一直以來，人們普遍認為這種嚴(yán)格的二維晶體結(jié)構(gòu)由于熱力學(xué)不穩(wěn)定性而難以獨立穩(wěn)定存在。直到 2004 年，英國曼徹斯特大學(xué)的研究組利用膠帶剝離高定向石墨的方法獲得了獨立存在的二維石墨烯晶體，為二維體系的實驗研究提供了廣闊的空間。目前石墨烯的制備方法有微機械剝離法、化學(xué)氣相沉積法（CVD）、外延生長法、電化學(xué)法、氧化石墨還原法等，其中機械剝離法得到的石墨烯片量少，隨機性大；CVD方法和外延生長法大多以SiC作為基底，成本高，可控性差；電化學(xué)方法的得到的石墨烯量較少，不易控制。氧化石墨還原法是通過在石墨表面引入含氧官能團，增大層間距，從而減小層之間的范德華力，然后通過超聲等方法改變其雜化狀態(tài)，再通過還原得到石墨烯。氧化石墨還原法以其低成本的優(yōu)點成為目前使用最廣泛的方法之一，本發(fā)明涉及一種采用溶劑熱法在低溫下制備氧化石墨烯的方法，屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域。二、 項目技術(shù)成熟程度目前氧化石墨烯的制備方法主要是Hummers方法。該方法在敞開體系中，需要在制備氧化石墨烯的過程中采用先降溫，再分兩步升溫的三步法, 以及冷凝回流等輔助設(shè)備，過程中需要精確控制反應(yīng)溫度且溫度高達98 °C，制備出來的氧化石墨烯還需要長時間超聲，步驟繁瑣，產(chǎn)物的濃度較低，不適合大量生產(chǎn)。本項目采用溶劑熱法在低溫下制備氧化石墨烯，減少了氧化劑的用量和生產(chǎn)時間。氧化石墨可以通過處理得到具有不同分散特性的母液。也可以直接進行還原,得到石墨烯。而且樣品在不干燥的條件下極易溶于水等溶劑，產(chǎn)量較大，大大減少了超聲的時間。三、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識產(chǎn)權(quán)專利、獲獎等情況）該項目已經(jīng)申請中國專利并于2013年獲得授權(quán) （ZL201110414315.7），與該項目相關(guān)的工作也在國際期刊上進行了發(fā)表，但是仍有很多問題一直困擾商業(yè)化進程。我們實驗室也一直在圍繞各種問題開展工作。四、 市場前景（應(yīng)用領(lǐng)域、市場分析等）石墨烯的水熱前驅(qū)體為氧化石墨，具有完全拉伸的層間距和外層表面富氧官能團，因此可以根據(jù)需求進行各種定向修飾，從而實現(xiàn)其親水、親油、高分散度、高電導(dǎo)率等特性，作為添加劑可以有效改善化工、冶金、電氣工業(yè)材料的性能，從而實現(xiàn)高回報率。五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場地規(guī)模、人員等需求）以石墨為原料，首先需要制備石墨烯的前驅(qū)體氧化石墨，再經(jīng)后處理過程獲得各種性能石墨烯材料。由于后處理過程相對繁瑣， 耗時耗力，其資金投入完全取決于后處理工藝的優(yōu)化情況。前期投入100萬元，其中包括設(shè)備費40萬， 原料費10萬， 占地100平米，人員5-10人，完全可以達到每天生產(chǎn)1公斤石墨烯產(chǎn)品。六、 生產(chǎn)設(shè)備玻璃器皿，反應(yīng)釜， 超純水裝置，烘箱，超聲波設(shè)備，電動攪拌器，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，離心機等基本設(shè)施。七、 效益分析功能化石墨烯是高附加值產(chǎn)品，目前市場上以克為單價銷售，價格在500元左右。以每日1公斤生產(chǎn)量計算，每天銷售額會達到50萬元。八、 合作方式多種方式可以選擇，主要是河北工業(yè)大學(xué)負責(zé)產(chǎn)品研發(fā)升級，企業(yè)一方負責(zé)生產(chǎn)與銷售。九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）項目聯(lián)系人： 任鐵真電話： 022 60204909郵箱： [email protected]