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[成果] 1900010788 浙江
TQ424.23 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:分子筛材料作为以石油炼制为代表的若干重要过程中的核心催化材料,对资源转化与环境保护至关重要,对国民经济可持续发展具有不可替代的作用。然而,传统分子筛材料的工业生产则属于典型的高污染与高能耗路线,三废排放量大,是当我国环保战略中属于急需绿色升级的产业之一。由于分子筛的水热合成机理尚不明确,实现其定向设计与绿色制备一直是国际公认的极具挑战性难题。该项目在国家杰出靑年基金等项目的资助下,经过15年的研究,并对其规律总结凝练,阐明了模板和溶剂在分子筛合成过程中的作用机理,建立了绿色制备方法和理论,创制出系列优质分子筛材料,取得系列原始创新成果。主要发现点如下: 1.揭示了沸石分子筛晶化过程中晶核与溶剂的作用机理,建立了沸石分子筛自发成核过程替代与原料直接固相晶化的理论和方法,颠覆了传统水热合成沸石分子筛的固有概念,实现了系列沸石分子筛的无有机模板与无溶剂合成,大幅度地降低了三废的排放。美国科学院和工程院院士Davis教授称无有机校板合成沸石是一个“a significant breakthrough”;国际分子筛学会理事Morris教授在Angew. Chem.上撰写Highlight,高度评价了无溶剂合成微孔沸石在基础研究和工业生产的重要性。 2.阐明了介孔沸石分子筛合成过程中的模板之间的协同作用以及模板与无机物种的强相互作用机理,揭示了两类横板的匹配规律以及成孔作用机制,在国际上首次实现使用软校板方法设计合成出全新的系列优质介孔沸石,使其同时具备微孔与介孔结构、水热稳定性高、传质速度快等特点,导致了催化性能大幅度提高。德国T. Bein教授认为,使用聚介物作为介孔模板合成方向可控的介孔ZSM-5沸石,是“great challenge”。 3.建立了介孔分子筛合成过程中基本结构单元/功能单元与横板剂以及溶剂自组装的理论和方法,揭示了分子筛基本结构单元/功能单元与材料性能的构效关系, 实现了酸性或中性条件下多种无机介孔硅铝与钛硅分子筛催化材料、智能型介孔有机-无机分子筛以及介孔高分子催化材料的设计合成。其中沸石纳米结构单元前驱体与表面活性剂自组装设计合成策略被国际介孔协会奖获得者美国教授Pinnavaia认为是提高硅铝介孔分子筛水热稳定性和酸性的最好方法。 项目成果受到了国际同行的关注、跟踪和应用,引领了大量后续研究,形成了相关领域的新方向。在上述科学发现的指导下,无溶剂合成全硅Beta沸石在国内企业实现了工业放大,青岛华世洁环保科技有限公司应用到VOCs消除产业中;无有机模板合成富铝Beta沸石在徳国BASF公司实现了工业化生产。鉴于上述系统性和原创性研究成果,该项目负责人连续两次在戈登研究大会(GRC)和国际分子筛大会上做主旨报告,应邀主编英文专著2部,获得授权中国发明专利20项,8篇代表性论文SCI总他引1327次。
[成果] 1800180518 上海
TQ436.4 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:项目背景: 随着科学技术的不断发展,各种复合材料应用越来越广泛。而很多材料都面临着在较高的温度环境下使用的应用环境,而传统的EVA基才的粘接树脂只能在常温下应用,导致了各类复合材料的应用领域极大的受到限制。铝塑复合板、钢塑复合板以及各类钢塑复合管道代替传统的材料在城市建设和基础设施建设中的得到广泛应用,但是在热水输送及户外用复合板都对使用温度有较高的要求,传统的粘接树脂无法满足这个使用条件,因此研发一种耐高温的金属与聚乙烯复合的粘接树脂的需求更加紧迫。 采用热熔胶粘接的金属与聚乙烯复合材料具有耐高温、质轻、高强度、耐腐蚀、低成本、卫生环保等诸多特点。在各种复合管道、复合板材上获得了广泛应用。而市场上的粘接树脂多为采用EVA为基材的粘接材料,其软化点低,粘接强度也较低,在各种应用温度高、粘接强度要求高的场合无法应用。该项目填补了国内外的是空白,研发一种金属与聚乙烯粘接用耐高温粘接树脂,成功解决了复合管道的热水输送、复合板户外耐高温的问题。极大的拓宽了钢塑复合材料的应用领域。 主要内容: 该项目通过对热熔胶所用基材进行筛选,选择聚烯烃材料进行结构性能上的特殊改进,通过交联改性提高树脂的耐热温度;通过选择纳米无机填料共混,得到性能优异的共混合金;并研制特殊添加剂改善体系相容性,以实现产品耐高温属性。 关键创新点: a.极大提升产品软化点:产品软化点从80℃显著提高到115℃。首次采用聚烯烃材料反应挤出接枝用于热熔胶生产,改变了传统的EVA类热熔胶的配方体系,极大的提高了热熔胶耐高温性能,从常温20℃使用提升到了80℃使用。 B.极大提升产品粘接强度:产品剥离强度从60N/25mm提升至140N/mm。通过对不同材料表面状态的研究以及不同极性材料之间的粘接机理研究,从微观结构上分析其合适的粘接方法,从而极大提高粘接强度,适应不同的应用范围。 C.通过对复合结构的破坏机理研究,提高粘接的可靠性和持久性。 知识产权及经济社会效益: 通过该项目开发应用,公司在复合材料领域中对耐高温粘接树脂的市场占有率及市场知名度都显著提高。增强了企业核心竞争力。该项目研发至今共计申请发明专13项,其中授权发明专利5项。制定了国家标准2项,行业标准1项。2016年该项目实现销售收入新增10476.52万元,新增利润1113.6万元,新增税收1061.74余万元,2017年实现新增销售收入14816.58万元,新增利润1410.1万元,新增税收1523.15万元。 该产品的推广应用对节约能源资源、改善环境以及保障、安全都起到了极大的促进作用。
[成果] 1800250194 山东
TQ414 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:项目属精细化工领域。 对苯二甲酸二辛酯(DOTP)广泛用作高分子材料的增塑剂,由对苯二甲酸与异辛醇直接酯化制备,其生产存在以下弊端:原料对苯二甲酸难得且价高,生产成本难与DOP竞争;第二个羧基酯化困难,转化率低,升温后副反应明显增加;钛酸烷基酯等催化剂不能重复使用、三废处理量大。乙二醇是一种用途广泛的工业原料,由于聚酯工业需求强劲,国内市场对其需求保持快速增长态势,尽管中国先后有多套生产装置建成投产,但仍需大量进口。 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种性能优良、用途广泛的高分子材料,中国每年约产生500万吨废PET,主要采用切片、造粒等技术生产附加值较低的再生材料进行二次使用。这些材料使用后不能再循环利用,未能实现废PET真正意义上的资源化利用,并导致环境污染。废PET与异辛醇的酯交换反应可制备DOTP和乙二醇两种用途广泛的精细化工产品,该法不仅可以解决原料对苯二甲酸难得价高的问题,还可减少废PET污染,变废为宝,实现废PET的高值化利用。 项目组在国家自然科学基金项目、教育部和山东省科技计划项目的资助下,经过10余年的潜心研究,创新制备了B-L双酸中心可调控且兼有协同催化效应的新型双酸催化剂,并在废聚酯、废油脂、松香松节油等资源深加工中得到成功应用,获授权国家发明专利6件,发表SCI学术论文9篇。 基于上述工作,该项目将创制的具有B-L双酸活性中心的新一类双酸催化剂用于催化废PET与异辛醇的酯交换反应,采用先进的反应-萃取分离耦合技术,高效制备出DOTP和乙二醇两种用途广泛的高值精细化工产品。工艺技术优势如下:废PET原料来源丰富、价廉易得;B-L双酸催化剂兼备酸中心可调控和协同促进的催化性能,有效降低反应活化能,具有催化活性高、选择性好、反应时间短、反应温度低、后处理简单、三废少、可自动分离和循环回用等突出优点;采用先进的反应-分离耦合技术实现了乙二醇从反应体系的及时分离和高效回收,解决了乙二醇不能及时分离而发生脱水缩合副反应,降低产品收率和品质的技术难题。 该项目分别在山东朗晖石油化学股份有限公司和无棣永昕生物工程有限公司进行了推广应用,单套装置的DOTP生产能力达8万吨/年。主要技术和质量指标为:废PET转化率100%,产品DOTP收率大于98%、含量大于99.5%,乙二醇收率大于98%、含量大于99.0%。近3年已累计加工处理废PET8.8万吨,生产DOTP17.4万吨和乙二醇2.8万吨,实现销售收入18.75亿元,新增利润3.15亿元和利税1.84亿元,增加就业岗位人数246个,经济和社会效益十分显著,为废PET资源化高值利用提供了新的示范工艺,推动了中国增塑剂产业及相关行业的可持续发展。 经测试表明,产品各项质量与国外进口产品齐平或更佳,可替代进口产品,满足市场要求。2017年06月由第三方评价机构青岛中天智诚科技服务平台有限公司主持的青岛市科技成果标准化评价结果为:项目整体技术达到国际先进水平。
[成果] 1900010540 浙江
TQ344.3 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:我国是蚕丝的发源地,丝绸之路的开辟是我国对世界文明的一项重大贡献。蚕丝作为一种重要的纺织原料,除了丝织服饰以外,在非服饰方面的应用也令人瞩目,特别是利用蚕茧丝废弃物,研发高性能丝绵纤维加工蚕丝被(丝绵被)、加工蚕丝蛋白及产品等,提升了蚕丝价值,拓展蚕丝用途,又能减少废物排放、促进环境保护。该项目围绕蚕丝增值关键技术、蚕丝蛋白功能化、多元化利用等重要科学问题开展了系统的研究,其创新成果如下: 1.利用高温闪蒸技术研发高弹性丝绵,解决了丝绵弹性低、容易板结的技术难题。根据蚕丝纤维结构转化特性,采用热水和蒸汽等介质,对丝绵片或丝绵条进行高温闪蒸技术处理,增加了丝绵纤维的有序性和取向性,其加工的蛋丝被(丝绵被)富有弹性和保暖性,具有抗板结、免翻拆功能,提升了丝绵性能,促进了丝绵产品升级换代。2.研发调控蚕丝蛋白分子量的关键技术,实现不同分子量级别的蚕丝蛋白规模化生产及其多元化功能。(1)调控分子量规模化生产蚕丝蛋白:采用组合法阶段式技术处理废蚕茧丝,解决了分子量分布调控、脱盐设备及工艺调控等关键技术难题,实现不同分子量丝素蛋白的规模化生产;釆用二段法技术处理废蚕茧丝,加工生产水溶性、可控分子量的丝胶蛋白。以第一起草人制订了《丝素与丝胶》全国行业标准,推动了蚕丝蛋白的规范化生产。(2)探明分子量对蚕丝蛋白功效的调控作用,实现了蚕丝蛋白功能化利用:利用蚕丝蛋白抗氧化性、人体亲和性、保湿性能,研发护肤产品、吸水保水材料、涂覆化纤新功能材料等。3.开展蚕丝蛋白生物材料前瞻性研究,提升行业内涵。利用多元溶液热诱导相分离原理,研发蚕丝蛋白人工皮肤(丝素海绵生物敷料);利用蚕丝蛋白与高分子复合技术,研发蛋丝蛋白多孔支架等组织工程用途的生物医用材料;利用蚕丝蛋白的矿化复合性能,研发骨组织修复材料等。通过原位接枝或物理混合等技术,制备多功能2D与3D蚕丝蛋白支架材料。 该项目具有可持续发展性,整体技术居国内外领先水平,获授权中国发明专利39项;发表相关论文102篇,其中SCI收录论文59篇、EI收录论文8篇、核心期刊论文35篇。应用单位转化生产蚕丝系列产品,2015-2017年实现直接经济效益86334万元;为多家企业提供技术支撑,减少废物排放,对行业发展和科技进步具有积极意义,社会和经济效益显著。
[成果] 1900010565 北京
TE624.9 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:加氢技术是实现石油产品质量升级、环境友好和重油轻质化的关键,在炼油行业起“领路人”的作用,而催化剂是加氢技术的核心。针对不同的石油烃类分子,需要定向提供不同孔结构和反应性能的催化剂以实现加氢过程的高效率。长期困扰加氢催化剂行业的最大难题是决定孔结构性质的关键载体基础材料-拟薄水铝石质量不可控,造成催化剂性能的不可控和开发效率低下。该项目历经十余年的持续创新,发明了孔结构精准调控的拟薄水铝石稳定生产等技术,解决了不同尺寸和结构的石油烃类分子对加氢催化剂孔结构和活性中心个性化需求的共性难题,在此基础上,创造性地构建了高效炼油加氢催化剂制备技术平台,提高了加氢催化剂开发、生产和工业应用效率。主要发明点如下: 1、首创了连续稳定生产载体基础材料拟薄水铝石的工艺。基于拟薄水铝石晶粒生长机制的认识,发现了三水氧化铝杂品是影响拟薄水铝石孔结构的关键因素,发明了连续分步中和的生产工艺,避免了三水氧化铝的生成,实现了晶粒尺寸精确控制,解决了拟薄水铝石生产质量不稳定的行业难题。 2、发明了精确调控拟薄水铝石孔结构的制备技术。基于加氢催化剂孔结构起源于拟薄水铝石晶粒间堆积孔的认识,创造性地通过调变老化过程所添加的多羟基糖醇的种类和数量调控拟薄水铝石晶粒生长,实现了拟薄水铝石孔结构的精确调控与产品的系列化生产。 3、发明了适应不同加氢反应化学要求的活性相结构构建技术。 基于加氢催化剂活性相结构应与石油烃类分子结构和尺寸相匹配的理念,发明了适应不同石油烃类分子加氢反应化学要求的活性相结构构建技术,实现了活性相结构的定向调控,显著提高了催化剂的活性和稳定性。 4、构建了高效加氢催化剂制备技术平台。 基于以上发明,结合反应特性,构建了高效加氢催化剂制备技术平台,发明了适应不同石油烃类分子加氢反应特性和个性化要求的高性能专用炼油加氧催化剂家族的制备技术,开发了合计80多个牌号催化剂,开发效率提高1.5倍以上。已建成并投产三套国内最大的拟薄水铝石材料连续化工业生产装置和两套现代化加氢催化剂工业生产装置,近三年稳定生产催化剂19605吨,生产过程基本实现三废零排放,生产成本降低30%-70%,大幅提升了企业的经济和社会效益。 该项目已获21件授权发明专利(其中国外3件)和15件专有技术。获省部级技术发明二等奖1项、科技进步一等奖2项。从2005年4月到2017年12月,催化剂已在海内外近200余套次工业装置上成功应用,与国际同类产品相比,加氢活性提高10%-30%,单位重量催化剂使用效率提高40%以上。2015年-2017年为生产企业新增销售额16.2亿元,实现经济效益3.1亿;应用企业新增销售额逾707亿元,利润22.7亿元。以解决精准调控拟薄水铝石孔结构生产技术难题为突破口,成功构建了高效加氢催化剂制备技术平台,使我国加氢催化剂整体性能显著提高,实现了催化剂制备技术从跟跑到领跑的根本转变,推动了我国炼油加氢催化剂事业的进步。
[成果] 1800180513 上海
TQ436.6 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:世界范围内的能源短缺和人们环保意识的增强,使得太阳能被认为是21世纪最重要的新能源。太阳能光伏发电已成为发展最快的新兴产业之一。未来数年光伏行业的复合增长率将高达30%以上。由于对行业技术的革新和提高产能效率的要求,太阳能组件及其接线盒实现快速、高效、优异的密封势在必行。接线盒灌封胶其性能直接影响着太阳能产业的效率和部分关键性能。国内双组份接线盒灌封胶的技术并不成熟,性能也不完善。组件厂家和接线盒厂家大都采用以美国道康宁、迈图等公司的产品。其产品价格昂贵,国内产品技术一旦突破,则可替代大量进口产品,同时对降低太阳能组件成本也会起到推动作用。 回天公司专注于太阳能领域,在以下3方面做了大量工作。①配方技术研究:包括原料及比例优化、固化体系选择、中间体合成等,及产品综合性能的评价。②生产工艺研究:解决大规模生产的稳定性。③客户应用技术研究:研究客户的使用工艺并优化,给客户提供包括设备在内的全面解决方案。 与行业类同类产品相比,具有以下优势: ①粘接力方面。国内外同类产品存在较多的问题是,只能满足部分客户接线盒粘接需求。而市场上接线盒品种很多。该公司研发的产品与绝大部分接线盒都有良好的粘接力。 ②该公司产品具有同步固化能力,可以匹配特殊种类接线盒的工艺需求,满足客户高效生产。而竞品通常固化效率低,不能满足客户高速产线的需求。 ③该公司产品的流动性和填充力较好,且有较强的机械性能,因此对接线盒防护力佳。竞品有的在流动填充力上不足,特别是接线盒空小槽深的情况下。 该公司产品通过了美国UL认证、德国TUV认证等多项行业权威认证。也得到了天合、阿特斯等行业顶尖客户的认可。2016年销售额超过8000万,2017年销售额达1.26亿。上缴税收总计一千多万,创汇2400多万。创造了良好的经济效益和社会效益。 2017年项目通过上海市高新技术成果转化项目认定办公室认定,等级为A级。
[成果] 1900010547 山东
TQ127.11 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳纳米材料,具有高导电性、高强度、高韧度等多种特点,在军工、航天、锂离子电池、新能源、新材料等新兴领域和传统领域,都将带来革命性的技术进步。将石墨烯与纺织纤维进行复合将赋予材料诸多优异性能。石墨烯包括了单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯,不同层数的石墨烯应用领域大相径庭。现有制备石墨烯包括了微机械剥离、SiC高温热解、CVD外延、化学还原等方法,这些方法面临着成本高,产景低,对环境产生严重污染等问题,亟待发展简单、安全无毒、低成本、厚度均一、高产率的工业化生产石墨烯材料的方法。 该项目发明了以玉米芯纤维素为原料,采用“越团配位组装”法制备石墨烯材料的新方法,突破了生物基石墨烯配位组装析炭、催化热裂解、精制分散关键技术;研发了石墨烯表面改性及在聚合物中的分散技术,解决了石墨烯在再生纤维素纤维、涤纶短纤维与锦纶6纺丝过程中易团聚、品质控制困难等问题;开发了专用组件过滤技术,制备了石墨烯改性再生纤维索纤维、涤纶短纤维与锦纶6长丝,开发了石墨烯改性纤维高效纺纱系列加工技术、织物与染整技术,建立了石墨烯功能纺织品成型加工技术体系。该项目授权国家发明专利28项,实用新型专利12项,具有完整的知识产权体系,整体技术经专家鉴定,达到国际先进水平。 该项目建立了年产200吨生物基石墨烯材料的生产线,年产2000吨的石墨烯功能聚合物母粒生产线。石墨烯粉体结构为超薄状晶体态炭,电导率2000-8000S/m,母粒可纺性良好,赋予纤维远红外、抑菌、抗静电、防紫外等复合功能。产品在服饰、家纺、轻工等领域得到了广泛的应用。累计实现新增销售28601. 17万元,新增利润11659. 27万元,经济效益和社会效益显著。
[成果] 1800130461 北京
TQ424.2 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:中温CO2吸附材料在吸附增强型产氢反应中具有重要应用,不但能提高燃料的转化率、降低整个工艺的能耗,还能捕集CO2,避免其排放到大气中且为后续CO2存储和转化提供保障。类水滑石由于其独特的层状结构和化学组成以及合适的吸附温度,被认为是最有发展前景的新型中温CO2捕集材料。在北京市科技新星和教育部新世纪优秀人才计划的支持下,结合国家重大战略需求,开展了类水滑石基中温CO2吸附材料的制备及机理研究。通过对类水滑石结构和形貌的调控、化学组成的优化、类水滑石和其他无机材料的复合、以及CO2吸附机理的探究,开发出新型高效中温CO2吸附材料。主要科学发现点有: (1)在国际上率先提出了通过调控类水滑石微晶表面电荷,实现其定向生长的概念,揭示了合成pH值等参数对形貌和颗粒大小的影响规律,从而发展出一种类水滑石颗粒大小和形貌可控的材料设计与优化策略。 (2)系统揭示了层板金属离子和层间阴离子对CO2吸附性能的影响规律,发现了类水滑石衍生金属混合氧化物的结晶状态是影响CO2吸附性能的关键因素,首次报道插层有机阴离子可使类水滑石煅烧分解过程中产生更多碱位,显著提高其CO2吸附性能(传统吸附剂的2.4倍)。 (3)开展了类水滑石纳米片的制备、组装以及类水滑石原位生长研究,开发了类水滑石/碳材料和类水滑石/铝基底两种复合型吸附材料,解决了类水滑石机械性能差和使用过程中易出现的“浆化”问题,为其在吸附增强产氢工艺中的实际应用提供指导。 (4)首次揭示了类水滑石衍生混合金属氧化物吸附CO2的吸附位机理,为吸附材料的进一步优化与设计提供理论依据。 该项目共发表SCI论文18篇,包括Energy Environ Sci(1篇,ESI高被引)、J Mater Chem A(3篇)、Chem Commun(2篇)、Small(1篇),被SCI他引673次,10篇代表作他引505次,单篇最高他引262次,1篇发表在J Energy Chem的论文入选封面,并获该期刊2016最佳论文奖。获授权发明专利2项。成果被J.Pérez-Ramírez教授等在内的来自10余个国家地区20余个科研机构的学者正面他引。项目完成人获中组部青年千人、中组部青年拔尖、国家优青(2人)、环保部青年拔尖、北京市青年拔尖、北京市优秀青年和英国皇家学会Newton Advanced Fellowship;入选英国皇家化学会2016年“Top1%高被引中国作者”榜单和2017年科睿唯安全球高被引科学家;被遴选为SCI期刊Sci Adv Mater副主编,J Energy Chem编辑,Adv Mater Interfaces和Sci China Mater编委等。
[成果] 1900010175 浙江
TN304.21 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:透明电子材料与器件是显示、照明两大产业基础与核心。传统透明电子材料IT0(In<,2>0<,3>:Sn)由于铟资源稀缺昂贵,可持续发展面临严重挑战。宽禁带半导体氧化锌(ZnO)储量丰富成本低,通过n型掺杂和能带调控实现透明导电,可应用于透明电子技术,属国际研究前沿。该领域存在核心科学问题是尚未探明电子输运特性和电光性能协同提升机制,急需突破。该项目在973课题、国家基金重点项目等资助下,历经15年努力,系统研究上述科学问题,以ZnO掺铝增强导电、镁拓宽透明光谱与铝-镁共掺协同提升电光性能为手段,获如下原创成果: 揭示高组分掺铝ZnO电子输运特性,建立物理模型阐明电光内在关联与离化能差异机制。发现掺铝ZnO(AZO,ZnO:Al)电子迁移率突变现象,提出含晶内团簇散射项的电子迁移率修正公式,阐明AZO电子输运特性;基于BM填充和能带重整化效应建立“Z型”模型,揭示AZO电子浓度与带隙宽度之间电光关联;发现不同维度AZO中铝施主离化能差异现象并应用能带弯曲模型阐明其机制;解决了n-ZnO电子输运特性与电光关联问题。该迁移率修正公式被国际ZnO会议主席DC Look教授作为基础理论采用,其SCI引用居该领域的前1%;“Z型”电光关联模型被钙肽矿材料领域借鉴用于解析实验结果(Science 356, 59,2017)。 建立镁组分大幅度拓宽多维度ZnO带隙方法与理论,探明镁对ZnO激子束缚能实现上下双向调控以协同提升电光性能机制。提出动力学调控思路克服低维半导体“自纯化-难掺杂”障碍,首次制备出镁高组分和带宽大范围连续可调的零维和一维ZnMgO,带宽近六方相临界值;建立镁组分调控一维ZnO带隙公式解决光谱精准拓宽难题;突破由ZnO/ZnMgO多量子阱异质结构上调激子束缚能常规思路,基于激子束缚能下调以提高自由电子浓度Saha-Langmuir原理,首次发现镁组分增加、激子束缚能呈“V型”下调规律,提出带隙弯曲与电子有效质量变化模型阐明调控机理,为通过镁组分调控激子以增强导电提供理论依据。 创新铝-镁共掺协同提升ZnO宽光谱透明导电性能,探明n-ZnO电光性能调控机制,AZ0薄膜实现界面匹配替代IT0应用于生产。探明n型掺杂ZnO电光性能调控规律,制得性能优异透明导电膜;发展铝-镁共掺制备ZnMgO:Al透明导电膜方法,阐明铝-镁协同提升宽光谱电光性能调控机制,获得可见光至深紫外透过率90%、电阻率5.1×10-4Ωcm优异性能;解决界面匹配问题并促进AZO复合膜的高光效芯片实际应用,“性能指标达到或超国际先进水平,创新性强。” 8篇代表论文SCI他引893次,总他引1055次,篇均他引超131次,单篇最高SCI他引281次,入选ESI高被引文3篇,授权发明专利5件,开创了n-ZnO电子输运特性研究并居国际领先水平,推进宽禁带氧化物半导体学科发展,丰富了半导体物理学理论,为其透明电子应用提供了理论基础;国际会议报告20余次;相关成果被编入“十一五”国家重点图书《半导体材料研究进展》和国内首本ZnO专著;公式模型被国际ZnO著名专家和郑有炓、李树深等多位院士作为基础理论采用;部分成果应用于华灿光电公司等;获省级科技一等奖2项。
[成果] 1800130063 北京
TN304.24 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:研究目的:SiC MOSFET器件作为全控型器件,是电力系统用模块的核心。随着技术的发展和进步,美国CREE、德国英飞凌、日本罗姆等半导体巨头公司已经开始推出SiC MOSFET。为了顺应市场的趋势,实现SiC MOSFET的自主研制,攻关SiC MOSFET关键技术,因此非常有必要针对SiC MOSFET设计和制程的关键技术进行立项。 主要技术创新点: 1)发明了集成肖特基二极管的SiC双沟槽型MOSFET器件结构,在原胞结构的中心引入了栅沟槽和源沟槽,并将肖特基二极管结构集成在芯片中,有效提高了器件整体的高浪涌能力; 2)率先发明了在高质量的二次外延SiC表面形成非极性面形成沟道,制备SiC MOSFET器件的方法,避免了离子注入工艺对晶体质量和栅介质的影响,有效提高了MOS栅质量和沟道迁移率,降低比导通电阻; 3)率先发明了一种集成电流传感器的SiC晶体管器件,通过该结构的应用,可以对使用中的芯片进行有效的实时监控芯片的电流,以利于系统进行及时的控制保护;并且与常规的集成方式相比,电流的提取点更加均匀,因此更加有效。 4)为了提高工艺的稳定性,提高工艺质量,发明了一种用于湿法金属剥离的装置和一种用于金属退火的石墨舟,该湿法金属剥离装置可以有效的抑制金属碎屑吸附在晶圆片表面,该石墨舟可以是晶圆片的受热更均匀,并保护背面金属不被氧化。 成果产生的价值:通过研发大功率SiC MOSFET器件,利用SiC材料优越的特性,可以实现高耐压、高频、高温方面的应用。对于工业电机系统来说,更高效、更紧凑的SiC变频驱动器可使电机的转速实现动态调整,这将使得泵、风机、压缩机及空调系统所用的各类驱动电机变得更加高效、节能。对于智能电网来说,使用SiC MOSFET制成的逆变器、变压器等,有助于克服发电、输电、配电及终端使用所面临的一系列问题,帮助建立一个更智能、更可靠、更具弹性的新一代电网。在电动汽车和混合动力汽车领域,宽禁带半导体可以把直流快充电站缩小到微波炉一样大小,并减少2/3的电力损失。由于这些电子产品可以承受更高的工作温度,可使得车辆冷却系统的体积减少60%,甚至消除了二次液体冷却系统。在军事应用领域,SiC可应用于高压、高温、强辐照等恶劣条件下工作的舰艇、飞机及智能武器电磁炮等众多军用电子系统,起到抵抗极端环境和降低能耗的作用。 该成果申请专利13项,其中发明专利6项,实用新型专利7项,6项实用新型专利已授权;形成2个企业军用标准。
[成果] 1700520392 辽宁
TQ127.11 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目深入系统地开展了化学气相沉积(CVD)法和化学氧化剥离法制备高质量石墨烯材料及其在储能、光电和复合材料领域应用的基础研究,取得了多项原创性成果:提出了以多孔金属为生长基体的模板导向CVD方法,制备出高导电、柔性的石墨烯三维网络结构材料,并研制出基于该材料的高性能弹性导体和轻质高效的柔性电磁屏蔽材料,拓展了石墨烯的物性和应用。揭示了石墨烯边界依赖的生长动力学,率先制备出毫米级高质量单晶石墨烯,发明了普适的电化学气体鼓泡无损转移方法,为石墨烯在光/电子器件中的应用奠定了基础。结合石墨烯和高容量金属氧化物的结构性能特点,提出将两者复合的思路,制备出锂离子电池和超级电容器用高性能石墨烯锚固金属氧化物纳米颗粒复合电极材料,发现并阐明了两者之间的协同储能效应。提出了氢电弧快速加热膨胀解理与还原方法和高效、无损的氢碘酸还原方法,显著提高了还原氧化石墨烯材料的导电性,为石墨烯的规模制备和应用研究奠定了基础。该项目发表在Nature Materials等的8篇代表性论文在国内外产生了重要影响,得到了石墨烯发现者AK Geim教授等的高度评价和广泛引用,截至2017年2月共被SCI他引4464次,2篇SCI他引超过1100次,1篇入选“2006-2016年中国高被引论文中被引次数最高的10篇论文”,极大推动了石墨烯材料的制备科学和应用技术的发展。
[成果] 1900010585 江苏
TQ426.6 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:雾霾会引起肺癌、心脑血管、肝肾疾病等,严重危害人类的健康。我国每年因雾霾造成的损失超过亿。NOx是主要祸首之一,目前国内外已商用的脱硝(NOx治理)核心技术均为钒基蜂窝陶瓷(或板式)催化剂,其活性组分V2O5是水溶性剧毒物质,已被欧美、中国列入高危品,不仅生产和使用过程有污染,失活废弃后还会威胁环境安全。针对这一问题,国内外学者主要研究了Mo、Fe、Cu基等过渡金属氧化物、分子筛、贵金属等脱硝催化剂,但至今未能实现应用。 该项目采用化学催化与材料科学协同创新进行了如下发明: 1、发明了环境友好高效无钒铈基复合氧化物脱硝催化新体系: 首次提出以具有独特氧化还原性能的稀土氧化铈为主催化活性剂,取代剧毒的V2O5。通过离子掺杂、多组分协同催化,不仅解决了铈基催化剂的酸性弱、活性低、易硫中毒等瓶颈问题,还比商用钒基催化剂的活性温度窗口拓宽了100℃,SO3转化率降低了60%,并具有钒基所不具备的储/释氨,协同催化氧化CO、HC的新功能,引领了国内外稀土脱硝催化材料研究的热点。 2、发明了结构调控脱硝催化材料性能的新方法: 通过对催化剂晶型、晶界、缺陷、无定型、比表面及分散度的调控,增强了其化学和热稳定性能,解决了高活性和高强度之间的矛盾。寿命为钒基的1.5倍,强度是2倍以上。提出了结构缺陷引发复合氧化物同时存在Bronsted和Lewis酸性位的新假说,揭示了材料表面酸性强度影响脱硝活性温度,酸量影响脱硝活性大小的规律,发展和丰富了结构催化理论。 3、发明了蜂窝催化剂的载体改性及失效再生等技术: 通过化学修饰,纳米改性,引入非化学计量和结构缺陷,提高了廉价载体的比表面积、氧空位、表面酸性,使载体具有助催化作用;发明了失效催化剂的清灰、洗涤、复活等再生工艺。材料和运行成本比钒基催化剂下降20%和30%。 该项目在稀土基脱硝催化剂的体系创建、载体改性、制备技术及失效再生等方面形成了完整的原始创新成果,“填补了国内外烟气脱硝无毒催化剂技术的空白,技术性能达到了国际领先水平”(建材鉴定[2011]第008号)。分别在山东、内蒙建成了2条世界最大的、唯一环保型的脱硝催化剂生产线。已在建材、电力、化工等行业160多家脱硝工程成功应用。制定了稀土基脱硝催化剂国家标准,为国内外脱硝提供了高效、安全的核心技术。 曾获江苏省科学技术一等奖、中国专利优秀奖等省部级奖4项,获发明专利25件,发表论文80余篇。入选了《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》、《国家鼓励的有毒有害原料(产品)替代品目录》、《环保技术国际智汇平台百强环保技术》。近3年新增销售额12.3亿元,利润3.2亿元;减排Nox约380万吨,环境效益达950亿元。全面推广该技术,将推动我国上万亿脱硝产业的健康发展,为我国功能新材料的开发和应用提供了新途径。
[成果] 1900010049 吉林
TQ344.4 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属产业用纺织品技术领域,是对纤维复合材料制备技术的创新研究。 随着全球对环保要求的不断提升,节能降耗、降低污染排放成为汽车、高铁、舰船、建材等行业的迫切发展要求,轻量化是其重要的手段。麻纤维是生物质再生资源,其复合材料具有轻质环保、吸音隔热、耐冲击、低成本等特点,成为国际社会重点关注的环保型轻量化复合材料,市场需求巨大。 传统方法制备麻纤维复合材料,固态麻纤维必须与液态树脂复合,树脂粘度高,难以透过纤维间缝隙渗透到所有纤维表面实现完全浸润;存在麻纤维含量低、纤维分布不匀、极性麻纤维与非极性树脂间界面相容性差、麻纤维湿效应强等技术难题,直接影响材料的各项性能;麻纤维复合材料在多维度复杂部件加工过程中存在成型困难、大应变下易应力集中造成复合材料局部力学性能下降、加热成型过程中挥发性有机物(VOC)大量释放等问题,也始终未能得到全面解决。这些难题极大制约了麻纤维复合材料的高端应用和广泛推广。 该项目发明了将天然麻纤维与高聚物热熔纤维固相共混后再进行热致复合制备复合材料的新方法,攻克了界面调控、材料制备以及集成制造等一系列关键技术和装备,解决了麻纤维复合材料加工技术瓶颈。形成如下创新: 创建了纤维固相共混/热致复合的复合材料制备技术;集成纤维成网和热致复合方法,将纤维排列定向控制技术与热致复合技术相结合,开发出以控制纤维分布态为特征的系列可调控力学性能的板形多纤混杂热致复合材料加工技术,实现纤维的均匀分散和固着定位,降低VOC释放和湿效应;集成梳理成条和热致复合方法,解决了麻纤维在树脂中的均匀分散难题,开发出高比例麻纤维粒状注塑级复合材料加工技术。 构建了三层Back Propagation (BP)神经网络麻复合材料界面表征模型,研究出麻纤维化学成分对复合材料界面性能的影响规律,开发了表面组份控制技术和提高复合材料界面力学性能的界面改性技术。 研制出热压自粘合一步法成型、注塑级复合材料制备以及制品自动化加工等关键设备和生产系统,发明了回收利用方法,形成具有自主知识产权的固相共混热致聚合物基麻纤维复合材料产业化成套技术和规模化生产能力。 该项目获授权发明专利10项、实用新型24项;发表论文22篇;获省部级科技一等奖2项;总体技术达到国际先进水平。该项目已形成15000吨/年复合材料生产能力,其复合材料产品等截面拉伸可达350mm,弯曲强度55.1N/mm2,冲击强度44.2mJ/mm2,甲醛释放量仅为3.62μg/g,均优于奔驰标准DBL5768或大众标准GMW14236;产品广泛应用于汽车、高铁、舰船和建筑材料等领域;近三年新增产值9.98亿元,新增利润1.27亿元,创汇1117万美元,取得良好的经济效益。 该项目采用纺织技术解决了复合材料制备过程中的关键技术难题,提高了材料的性能,拓展了应用领域,促进了中国纺织行业的技术进步及产业结构优化调整,并进一步带动农业经济的发展。
[成果] 1900010413 陕西
TN304.5 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于电子信息科学中的半导体材料前沿学科方向。最近二十多年,有机光电子在显示、存储、传感、光伏等方向取得了显著进展,成为国际研究热点。有机半导体的研究是推动该领域发展的关键。传统纯有机半导体难以利用三重激发态,金属有机半导体在金属原子旋轨耦合作用下,突破了这一局限,可同时利用单重态和三重态激发态。同时,金属中心丰富的电子组态使其具有优异的电学性质。该项目围绕金属有机半导体的高性能化与多功能化,在结构设计、性能调控、光电应用方面获得了创新性研究成果。主要科学发现如下: 1、提出高性能金属有机半导体结构设计新原理,提高有机发光二极管效率。金属有机半导体易聚集发光猝灭、载流子注入及传输不平衡等问题大大影响器件性能。该项目提出位阻功能化和高分子化新策略,显著提高了固态磷光效率,制备了高效、可印刷加工磷光材料;提出了p-n金属有机半导体设计策略,平衡载流子注入与传输,制备的铕配合物发光器件性能达到同期国际最高水平;提出动态自适应设计原理,实现主体材料电性能的智能动态调控,获得了同期低电压驱动的磷光蓝光器件最优结果之一(外量子效率>16%)。 2、发展智能响应型金属有机半导体,实现高密度和高安全性信息存储。该项目提出可印刷加工的二阶和三阶金属聚合物信息存储半导体的设计新策略,制备了高稳定电存储器,率先研制了基于单一聚合物的三阶信息存储器,为发展可印刷加工的超高密度信息存储提供了有效途径;发现电场诱导金属有机半导体磷光变色现象,提出智能响应型有机信息存储的设计原理;利用磷光寿命长的特点,通过时间分辨光学成像,发展了具有安全保护功能的信息存储技术,开辟了有机信息存储领域的研究新方向。 3、利用长寿命三重激发态,通过时间分辨光学技术提高生物信息传感信噪比。在国际上较早开展了长寿命磷光材料在生物传感中的应用研究,发展了针对体内疾病相关重要标志物的磷光生物传感体系;提出以金属聚合物半导体发光寿命为分析信号,实现了分析物变化过程的准确监控,并通过时间分辨光学技术,获得高信噪比、高可信度的检测结果,成功解决了“生物背景荧光干扰导致检测信噪比低”这一领域难题。 该项目历时十余年,发表SCI论文115篇。8篇代表性论文发表在国际权威期刊Nat Commun、Adv Mater、Angew Chem Int Ed、Adv Funct Mater、J Phys Chem B上,3篇入选ESI高被引论文,1篇入选ESI热点论文,被诺贝尔奖得主、美国科学院/工程院院士和欧洲科学院院士等同行在SCI期刊上他引738次,单篇最高他引281次。授权中国发明专利16件。受邀在Chem Soc Rev、Prog Polym Sci等顶级期刊发表综述。出版专著《有机电子学》(科学出版社),参编英文专著2部。第一完成人任Adv Mater、Prog Polym Sci、npj Flexible Electronics等国际知名期刊主编、编委或顾问编委。在国内外学术会议上作邀请报告100余次,承办学术会议20余次。主要成果获2016年教育部自然科学一等奖。
[成果] 1900010567 辽宁
TQ426.8 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目聚焦国家和行业关键技术需求,针对我国重要精细化工中间体(乙撑胺系列产品和聚酯工程材料单体原料)绿色清洁生产技术的空缺,重大化工原料乙醇和异丙醇的质量和生产技术升级、以及合成气高值转化利用的迫切需要,采用原子尺度控制制备技术,实现了活性金属纳米级分散和反应器中纳米金属品型原位转变从而获得高活性和高选择性,利用纳米晶粒间界面催化作用稳定纳米晶粒,解决了纳米催化剂工业生产过程中由于热效应等导致的活性金属晶粒聚集长大等技术难题;结合分子筛膜脱水技术,开发了无溶剂的绿色环保复杂体系精馏技术,实现了催化剂核心技术和工艺关键技术有机集成的高效节能生产过程;形成了五套具有自主知识产权的绿色化工成套生产工艺。 该项目发明了一系列高效纳米金属催化剂制备技术及其反应工艺,已经广泛应用于一乙醇胺(MEA)临氢氨化生产乙撑胺、对苯二甲酸二甲酯(DMT)加氢生产1.4-环己烷二甲醇(CHDM)以及醋酸-丙烯酯化及其加氢生产乙醇和异丙醇的清洁高效工业化生产,完成了醋酸加氢制乙醇和钴基催化剂浆态床合成气直接制柴油的工业示范。具体地说,乙撑胺项目中乙二胺选择性高达80%以上(BASF选择性在65%左右),催化剂寿命长达5年左右(BASF催化剂寿命为1.5年左右),主产物乙二胺的纯度99.9%以上。CHDM项目建成了我国第一套、世界第三大的2万吨级CHDM工业化生产装置,产品指标均能满足国内外用户对原料的要求,将有力地促进国内聚酯新材料(尤其是高档工程塑料)产业的发展。醋酸和丙烯酯化及其加氢项目中生产的乙醇纯度>99.95%(可应用于高档化妆品工业),异丙醇纯度>99.93%,是世界上第一套同时生产乙醇和异丙醇的工业化装置,实现原子经济性的工业化生产。醋酸加氢制乙醇项目的催化工艺与分子筛膜脱水技术有机集成以后,产品为纯度>99.7%无水乙醇,在相近的能耗和物耗下,美国Celanese乙酸加氢的产品是95%的乙醇(现有的工业化技术)。合成气制油品工业示范项目在世界上首次实现了活性炭负载的钴基催化剂直接生产高品质柴油。上述项目有些打破了跨国公司对该技术的垄断,有些为世界首创,有些技术实现了整套自主技术的出口,其中乙撑胺绿色生产技术与印度BALAJI SPECIALITY CHEMICALS PRIVATE LIMITED公司签订了技术许可合同,同时带动了我国大量的机电等产品出口。 该项目发明了一系列高效纳米金属催化剂及其在绿色化工中应用的集成技术,解决了制约行业发展的技术难题。产学研用紧密结合,加速成果产业化进程,实现五项自主技术的工业应用,为化学工业的可持续发展提供技术支撑,推动相关行业科技进步和核心竞争力的提升,促进重要精细化工和合成气工业的可持续发展,创造了重大经济效益和社会效益,年产值总计超过20亿元。该项目已经申请了专利90多件,其中申请国际专利14件,已授权发明专利16件,其中国际专利3件,撰写了1部专著,获得了2012年度中国产学研合作创新奖、2015年中国专利优秀奖和2016年中国科学院科技促进发展奖。
[成果] 1900010381 北京
TN304.7 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于物理科学中的凝聚态物理领域。 大规模集成电路发展遵循的摩尔定律遇到严峻挑战,利用半导体中电子自旋自由度代替传统的电荷进行数据加工处理、存储及传输为未来信息技术提供了一个全新途径。磁性半导体、铁磁/半导体异质结构是在半导体中进行自旋量子调控的两类重要材料体系。2005年Science期刊公布了125个最具挑战性的科学问题,涉及凝聚态物理领域的问题有3个,其中一个就是能否制造出室温下工作的磁性半导体;而能否制备出高质量铁磁/半导体异质结构从而实现自旋极化载流子的高效注入,是在半导体中进行自旋有效调控的另一个关键所在。该项目在国家重大及重点项目支持下,围绕上述二个关键科学问题开展研究,取得了一批重要的创新性成果。主要科学发现点包括: 打破并保持典型磁性半导体(Ga,Mn)As居里温度的国际纪录。提出实现重Mn掺杂新思路,打破了国际上公认具有本征铁磁性的磁性半导体(Ga,Mn)As居里温度Tc最高纪录,达到191K;建立了在低维纳米结构中提高有效空穴载流子浓度的新方法,将Tc继续提高到200K,这是迄今为止的世界最高纪录,把(Ga,Mn)As向实际应用推进了一大步;利用半金属Co2FeAl与(Ga,Mn)As双层膜界面的铁磁近邻效应,将界面处(Ga,Mn)As超薄层中Mn离子自旋极化保持到400K,为提高(Ga,Mn)As的Tc提供了新方案。上述工作受到磁性半导体实验研究先驱日本东北大学校长Hideo Ohno教授和从事相关理论研究的波兰科学院院士Thomasz Dietl教授等国际著名专家高度重视。 率先制备出国际上最高水平的垂直磁各向异性L10-MnGa单晶薄膜。建立了分子束多步外延生长新方案,在半导体GaAs上外延出高品质L10-MnGa单晶薄膜,室温下垂直磁晶各向异性能达到21.7 Merg/cc、垂直矫顽力最高为4.3T,超过迄今报道的所有实验结果;实现了L10-MnGa磁性的有效调控,为磁存储器件与半导体控制器件的混合集成打下基础。该工作得到多国院士、国际著名磁学专家爱尔兰圣三一学院J. M. D. Coey教授以及美国内布拉斯加大学奥马哈校区物理系主任Renat Sabirianov教授等大段引用和高度评价。 突破了外延在半导体上闪锌矿结构zb-CrSb半金属单晶薄膜临界厚度。提出了衬底结构剪裁新思路,在(In,Ga)As过渡层上生长出厚度达到3nm的新型半金属闪锌矿结构zb-CrSb薄膜,突破了生长在GaAs上zb-CrSb薄膜临界厚度为1nm的纪录。该工作为深入研究理论预言具有100%自旋极化度zb-CrSb薄膜的磁光和磁输运特性、设计加工相关半导体自旋电子学器件奠定了基础。半金属研究著名专家希腊佩特雷大学I. Galanakis教授等多次大段引用高度评价这项工作。 该项目历时近十年,发表SCI论文上百篇,其成果产生重要学术影响,受到欧洲物理奖获得者、IUPAP磁学奖和Néel勋章获得者、多国院士、美国/英国物理学会会士等国际同行高度重视。8篇代表作发表于Nano Lett.、Phys. Rev. Lett.、Adv. Mater.等,他引345次,APS、MRS和ICPS等国际会议邀请报告40余次。推动了半导体自旋电子学研究进展,使中国在该学科处于国际前列。第一完成人为国家重大研究计划量子调控项目首席科学家,获黄昆固体物理与半导体物理奖。其他完成人因此获何梁何利奖、中科院院长优秀奖等奖励。
[成果] 1800130131 北京
TQ426.6 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:间接液化(费托合成)是煤经合成气高效制备清洁油品和高附加值化学品的过程,是补充石油资源不足、煤炭清洁高效利用的重要途径之一。催化剂是该过程技术经济性提高的关键。铁催化剂因原料廉价、水汽变换适中而成为该过程最具工业应用价值的催化剂体系。针对其复杂的物相结构及催化机理认识不清这一近80年的世界难题,该项目解决了活性结构的精确辨析、催化机制及其动态稳定调控等制约性能的关键科学和技术难题,国际上首创了高稳定性/活性和低甲烷/CO2选择性的高温浆态床间接液化铁催化剂和成套生产技术。主要创新点如下: 1.发现了铁基催化剂活性结构的催化作用机制和调控规律,解决了高温条件下高活性和低甲烷/CO2选择性之间相互制约的技术难题。首创了计算谱学和实验验证相结合,精确辨析了ε-Fe2.2C/χ-Fe5C2/θ-Fe3C等活性结构及其催化作用机制的方法;开发了具有高开放度表面的活性结构制备技术,突破了高温下高活性与低甲烷选择性间相互掣肘难题;发明了活性结构尺度的分级分散制备技术,获得了低的CO2选择性;催化剂实现了260-290oC的高温操作,活性达到~1.0gC3+/gCat/h的同时,甲烷和CO2选择性分别降至3.0wt%和16mol%以下。 2.首创了高稳定的高温浆态床间接液化铁基催化剂及其预处理技术,解决了催化剂高温浆态床操作条件下的磨损难题。开发了活性金属Fe与结构助剂间表界面相互作用强度调控技术,提高了催化剂机械强度,解决了物理磨损难题;破解了高温浆态床反应过程中因活性结构氧化-碳化反复相变造成的过度积碳和化学磨损难题;发明了工况条件下制备具有高开放度表面的活性结构的预处理工艺;首创了具有高稳定性和高抗磨损性能的高温浆态床间接液化铁基催化剂,产油能力达到了~1000吨油品/吨催化剂。 3.发明了高温浆态床间接液化铁基催化剂生产工艺技术,实现了万吨级工业放大生产和大规模工业应用。基于催化剂的功能结构需求,发明了以廉价铁为主原料,精细控制合成、压滤/精滤与返/并/套洗集成的洗滤工艺、加压上喷成型以及副产盐液回收转化为一体的生产工艺技术。吨催化剂耗水<5吨、耗电~2500元/吨,实现了近零排放的工业生产。 获国内外授权发明专利34件,已建成投运了1.2万吨/年催化剂生产装置,累计产销催化剂7674吨,成功应用于伊泰和潞安等示范装置及宁煤、杭锦旗和潞安等商业化装置,合计油品生产能力632万吨/年,近三年催化剂生产直接经济效益1.96亿元。奠定了中国煤间接液化产业化发展的基础。
[成果] 1900010205 天津
TQ426.96 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:汽车排放是造成城市灰霾、光化学烟雾污染的重要原因。2013年9月中国发布了《国家第五阶段机动车污染物排放标准》(简称国五标准),在北京、上海、天津及广州等地先行先试,2018年1月在全国执行。不断加严的排放法规及其带来的日益加剧的贵金属资源供需矛盾,迫切需要稀土汽车催化技术的创新。稀土汽车催化技术的核心是开发低贵金属用量、长寿命稀土-贵金属复合催化剂。 该项目利用中国优势稀土资源,将材料技术用于环境保护,开发出满足国五标准的稀土汽车催化技术。主要创新成果如下: 关键涂层材料可控制备技术:发明了“微纳尺度-壳核结构铈基材料”及其可控制备技术,解决了纳米铈基材料高温烧结的难题,开发出储放氧容量大、储放氧速率高及高水热稳定的铈锆储氧材料;创制了稀土-磷协同改性活性氧化铝的新方法,实现了活性氧化铝的微观结构及微化学环境的高效调控,获得了比表面高、水热稳定好及酸碱性可调的活性氧化铝。 低贵金属催化剂稳定分散技术:优化贵金属与微纳壳核铈基材料及稀土-磷协同改性氧化铝材料的相互作用,开发出贵金属定向锚定技术,实现了贵金属在长期高温使用过程中的稳定分散,有效降低了催化剂的贵金属用量,在广汽GA6车型国五配套应用中,催化剂贵金属减量38%。 高精度分区涂覆技术及其工程化:开发出全定量、分区涂覆技术,自主研制出高精度涂覆工程装备,实现了单一载体多种催化功能的分区涂覆,同时大幅提高了催化剂涂覆精度,工程化涂覆误差从±7%降至±3%。 催化器封装及系统集成技术:开发出闭环控制的GBD封装工艺,GBD公差可控制在8%以内,有效提高了薄壁与超薄壁载体的封装成品率。采用CAE与测试结果相互标定的技术,提高了集成系统的匹配成功率,实现了满足国五标准催化器的高效集成。 该项目获得授权中国发明专利20项、PCT专利2项,欧洲、美国发明专利国家阶段各1项,发表SCI论文43篇。2015-2017年国五汽车催化产品累计实现销售收入92.6亿元,新增利润6.4亿元。该项目产品在中国自主品牌汽车催化剂市场占有率达到40.3%,催化器市场近30%,均稳居国内第一。 建成具有核心竞争力的稀土汽车催化自主创新体系,打破了国际垄断,使中国稀土汽车催化技术进入国际先进行列,扭转了中国汽车催化市场受制于人的被动局面,使中国市场汽车催化剂采购成本下降约60%,结束了跨国企业在中国汽车催化市场攫取暴利的时代。 专家鉴定为:“项目整体达到国际先进水平,部分关键技术达到国际领先水平”,“开创自主品牌催化剂进入国际主流汽车品牌先河,具有里程碑意义”。该项目使中国稀土汽车催化技术进入世界先进行列,促进了稀土资源高附加值利用,经济和社会效益显著。
[成果] 1900010411 江苏
TN304 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:项目成果属于信息科学中半导体材料前沿学科方向。 半导体微纳结构在信息技术领域有十分重要的应用,是国家中长期发展规划中的重点发展领域。在国家和江苏省重大和重点项目的支持下,项目设计并实现了多层次半导体微纳结构的室温、高效太赫兹发射;发现了极性半导体表面的分子钝化导致的全新的发光特性;提出了不同晶系材料混合薄膜中协同实现高性能和多功能化的新思想、新方法。主要科学发现点如下: 1、发展出一种全新的多层次结构材料的构筑方法,提出并实现了室温、高效的太赫兹发射。以极性ZnO纳米片作为模型结构单元,首次成功地设计和合成了由多个纳米片偶极相互作用形成的苹果状核壳结构微米球,实现了绿光激发下由纳米片晶格的对称伸缩振动引起的室温、高效、低频(<1THz)的太赫兹发射,被Nat.Nanotech.以“震撼的太赫兹辐射”为题评价为“在非经典的自组织结构中,展示了一种全新的产生太赫兹辐射的方法”;“该研究组设计的新型THz源辐射强度完全可以与已有的半导体光混频等连续波源进行比拟”。 2、揭示了纳米晶表面的分子键合可有效地调控能带结构,从而产生波长和强度可控的量子限制发光和表面态发光。以3C-SiC纳米晶为模型材料,首次获得了3C-SiC纳米晶量子限制效应发光,被综述杂志Prog.Mater.Sci.评价为“吴等是报道水溶液中1-6纳米3C-SiC颗粒量子限制发光的第一个研究组”;通过选择丙三醇作为表面键合分子,获得了高效、全色可调的3C-SiC固体薄膜,被Nat.Ptoton.作为“Highlight”报道,指出“这种表面键合结构设计可导致全色可调谐发光,这使得3C-SiC纳米晶薄膜在显示技术等方面具有潜在的应用”。 3、发现半导体颗粒薄膜中空位缺陷电子态的非局域化性质,提出了一种实现多功能薄膜的有效途径。以ZnO为典型材料,揭示了缺陷态的非局域化性质能有效地调控发光波长、实现全色可见光发射,单篇代表作SCI他引749次,被Adv.Funct.Mater.评价为“这种理论可广泛用于解释ZnO薄膜的可见发光”;在多种碳结构混合薄膜中,揭示了氢表面等离子处理可有效地去除空位缺陷,从而实现多种功能的碳薄膜,单篇代表作SCI他引444次,被Nano Lett.评价为“可清楚地用于辨别不同类型的碳薄膜,如金刚石、石墨和非晶碳”。 项目紧紧围绕半导体微纳结构和功能之间的关系,历时近二十年,发表SCI论文243篇。8篇代表性论文发表在Nat.Nanotech.、Nano Lett.、Phys.Rev.Lett.、J.Am.Chem.Soc.等杂志上,SCI他引1809次,被多家Nature子刊作为“Highlight”重点评述和报道,2014至2016连续三年入选爱思唯尔公布的最具影响力的中国高被引学者榜单,多次应邀在国内外学术会议上做主题报告和特邀报告。获授权国家发明专利5项。研究期间第一完成人获国家杰出青年基金资助和入选教育部长江学者,项目主要成果获2017年教育部高等学校自然科学一等奖。
[成果] 1800240166 江苏
TN304.12 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2018
成果简介:太阳能光伏发电是未来新能源的重要组成,其中晶硅太阳电池是光伏应用的主流。长期以来,采用传统酸制绒技术制备多晶硅微米绒面,光反射损失高达12%,是制约其电池光电转换效率提高的主要因素。常规黑硅技术可使光反射大幅下降,但电池电性能严重受损,一直未能在光伏行业应用。因此,光伏行业迫切需要高效率、低成本、可量产的纳米黑硅技术。该项目自2012年始,在国家自然科学基金、省科技计划、校企合作等项目支持下,针对常规黑硅导致电学性能降低问题,提出大幅降低纳米结构高宽比、从而减少器件表面光生载流子复合的新思路,自主研发了金属催化化学刻蚀(MCCE)湿法黑硅技术,达到显著提升电池性能的效果。该技术2012年开始在相关光伏企业进行试生产,并于2015年在世界上率先实现了产业化。 主要发明创新点如下: 1.发明了适合多晶硅太阳电池产业化生产的MCCE黑硅技术。在反应离子刻蚀干法、金属辅助刻蚀湿法黑硅技术的研究基础上,采用通过后修正刻蚀的方法调控纳米陷光结构的高宽比,在多晶硅表面实现了“开放型纳米绒面”,电池的光学和电学性能得到同步提升,首次报道超过产线效率。2014年在Adv. Funct. Mater.详细报道了该湿法多晶黑硅太阳电池技术,论文发表后他引38次,该技术同步申请中国和国际发明专利,并扩展到硅基光分解水领域。 2.发明了基于MCCE的金刚线切硅片“亚微米绒面”制备技术。针对金刚线切多晶硅片采用传统酸制绒反射率高、残留线痕明显、电池效率低的难题,提出应用MCCE在硅片表面引入“纳米人工缺陷”、再用常规酸制绒形成可匹配可见光波段的亚微米陷光绒面新思路。MCCE技术被光伏行业誉为打开金刚线切技术产业化的金钥匙,电池综合成本下降30%以上。 3.发明了基于MCCE的单面制绒技术。针对常规制绒技术形成正、背双面绒面(背面结构多余,需后续刻蚀去除),化学品用量大、废液处理成本高等问题,提出将抛光后硅片两两相叠,再利用MCCE仅在硅片外表面形成纳米绒面的新思路,实现了正面陷光、背面平整的单面制绒技术。该技术已在企业试生产,产能翻番,化学品用量下降近一半,制绒成本大幅降低近40%。 历经5年,团体成员解决了多晶硅电池制绒工艺中多个“痛点”问题,使得湿法黑硅技术从实验室成功走向产业化。该团队黑硅相关技术获授权发明专利10项,发表黑硅技术相关论文20余篇。在国内外光伏学术和行业大会做专题报告10余次,3次获大会优秀论文荣誉,并得到媒体广泛报道。 湿法纳米黑硅是中国光伏行业少有完全自主研发的高效电池技术,成本低、具有普适性,大大提升该省乃至中国在光伏领域的技术领先性和竞争力;该技术直接应用单位近两年产值达18.63亿,并引发光伏产业链如金刚线生产、金刚线切片机、切片、湿法黑硅制绒设备等企业的变革和崛起。2018年全行业湿法黑硅电池产能超过20GW,产值超千亿,社会和经济效益良好,应用前景广阔。
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