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1、科技成果推介 化学类1多孔清洁能源存储材料氢气生产、存储与输送、使用，是组成未来氢能经济的三个功能领域，其中有效的氢气存储与运输是氢经济的关键基础部分。传统储氢方法有两种，一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，储存氢气的容积小而且还有爆炸的危险；另一种方法是储存液态氢,液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。由于这些弊端，我们将研究的目标定在固体和固体载体储氢上，该方法可能会大大提高液态储氢。用储氢材料储存与输送氢，有以下特点: (1)体积储氢密度高;(2)不需要高压容器和隔热容器;(3)安全性好，没有爆炸危险;(4)可得到高纯度氢。我们开发研究了多孔高效清洁能源（氢气和甲烷）存储
2、材料：金属有机骨架化合物、介孔碳复合材料，并将其合成制备产业化，应用于汽车、燃料电池以及化工生产、日常生活所需的天然气、氢气存储和运输等所需的清洁能源存储。设计合成的金属有机骨架化合物已经达到公斤级的生产水平，并且性能指标达到：（1）常压储氢量1.73wt%（77K）： （2）高压常温下，甲烷储量100 cm3(STP)/g （134 v(STP)/v）。2聚a-烯烃润滑油基础油生产技术1技术内容：以茂金属化合物为催化剂，烷基铝和有机硼为助催化剂，催化1-辛烯、1-癸烯或混合a-烯烃齐聚生产高级聚a-烯烃润滑油基础油。生产工艺简单，设备投资较少，对环境基本无污染。吉林大学化学学院可有偿提供催化
3、剂和有机硼助催化剂。2性能指标：催化剂效率：8000-10000克聚合物/克催化剂； a-烯烃单程转化率大于75%； 聚a-烯烃分子量500-800克/摩尔，可调。3知识产权：催化剂技术已获中国发明专利授权，聚合工艺技术已申请中国发明专利。4合作方式：可商谈。5市场预测：聚a-烯烃高级润滑油基础油性能优良，广泛应用于航空、军工、机械、汽车等领域，市场前景良好。该项目生产工艺相对简单，投资较少，收益高。3液相还原法生产纳米金属、纳米合金粉体材料金属纳米材料自诞生以来对各个领域的影响令人瞩目，特别在高新技术领域的应用，引起国际社会的广泛关注，市场前景好，目前市场价格已经达到5001000万元/吨
4、。 目前生产纳米金属粉均采用物理法，存在能耗大、成本高、产品质量不稳定、不适合大规模工业化生产等不利因素，限制了纳米金属粉的应用。 采用化学法，在常压低温液相中原位制备纳米金属粉，是规模化生产纳米金属粉、纳米合金、纳米复合材料的必经之路。本项目采用化学法，在常压低温液相中原位生产纳米Fe、Ni、Cu、Co、Ni、Fe-Ni合金、Fe-Co合金等粉末 。优势在于：（1）具有快速、高效，产物结构、成分和性能可调的优势，在工业化生产中具有明显优势，可用于航天、军工等高科技领域以及民用事业。 （2）在液相中直接获得的金属，金属合金材料，条件温和。（3）攻克了纳米金属材料制备中最难于解决的表面氧化问题，
5、通过调节液相体系的化学组成，引入保护剂，在纳米金属表面形成钝化膜，使得制备的产品能够稳定存在于空气气氛中，同时获得亲水或亲油特性。（4）调节液相微环境，控制不同金属的还原析出次序，定向合成不同结构的合金或金属/化合物材料，满足不同应用的需要。4常压低温液相合成纳米金红石型二氧化钛纳米二氧化钛比普通二氧化钛有更加优异的物理化学性质，而金红石型二氧化钛与锐钛矿型二氧化钛相比具有折射率高、遮盖力大、紫外吸收能力强、化学稳定性好等特殊性能，被广泛应用在电子信息、光电转换、太阳能电池、抗紫外等高科技领域及普遍应用于橡胶、塑料、高档油漆涂料、造纸等二十多个行业的产品中。本项目在常压低温液相中，未引入任何晶
6、核通过液相原位晶化制备纳米金红石型TiO2，获得成功，其晶粒度小于20nm，改变了必须经锐钛矿金红石的相转变来制备金红石型TiO2的传统工艺 。产品指标达到国外售价3万美元/吨的产品指标。5纳米复合钛白的研制开发本项目拟建年产1000吨核/壳结构超细复合钛白生产线。产品TiO2/硅灰石复合钛白粒径在0.40.9mm，表面层厚度在一定范围内可自由调整，硅灰石含量可达5070wt%，可以成为钛白粉的替代产品广泛应用在油漆涂料、塑料、造纸、橡胶、光催化等产业。在生产过程中采用化学机械粉碎法将硅灰石粉碎至所需要的粒度、采用分子自组装技术将硅灰石表面均匀组装一层含钛分子等技术均为原始创新，具有自主知识产
7、权，达到国际先进水平。6功能性纳米材料表面处理剂的研究开发本项目的目的就是生产出系列纳米材料表面处理剂，该材料在纳米材料合成初期，能够控制纳米材料的粒径和形状，又能起到避免纳米材料团聚，并能提高纳米材料与高聚物的相溶性和分散性，达到纳米分散的作用。同时因为三大无机化工产品均在水相中生产，因此纳米材料表面活性剂必须能在水相中与纳米材料反应，这就要求这种材料是一种既亲水又亲油的双亲物质，亲水集团与无机纳米材料在水相中反应，亲油集团与高分子材料反应。本项目已经生产出亲油型表面处理剂，表面处理无机填料后在高聚物中应用； 已经生产出亲水型表面处理剂，表面处理无机填料后用于造纸和水性涂料工业；已经研制出带
8、有双疏集团纳米材料表面处理剂，用于涂料和油漆工业。7模拟生物矿化过程原位系列功能性纳米碳酸钙模拟生物矿化是近几年最前沿的研究领域。生物在常温常压的条件下,利用环境中极其简单常见的组分通过一系列节能、无污染的处理合成了结构及性能完美的复合材料,生物对无机晶体的成核、形貌及结晶学定向等的控制是无与伦比的。目前人们已利用生物矿化的原理成功地合成了纳米材料、半导体材料、有机/无机复合陶瓷薄膜等,但还没有采用仿生方法合成的无机材料投放市场,但其巨大的应用前景已展现在世人面前。 本项目经过多年研究，成功突破技术难关，首次模拟生物矿化过程用于工业化生产。本项目采用添加低分子量、线性聚合的有机添加剂与无机物一
9、起构成的空间框架结构控制碳酸钙的晶体形状与尺寸大小，并采取表面接枝不同官能团的方法实现对碳酸钙表面疏水性、疏油性、功能性的控制。 8具有自扩散功能的纳米硫酸钡的工业化生产纳米硫酸钡是重要的化工原料之一。广泛用于油漆、印刷、油墨、橡胶、颜料、塑料、造纸、蓄电池、石棉、陶瓷、搪瓷等工业部门和医药领域。因此对纳米硫酸钡粉体及其硫酸钡纳米结构（纳米纤维、纳米棒）材料合成及性能的研究引起了世人的广泛关注。近年来, 由于新型陶瓷、铜版纸、水性涂料及X射线双重造影、CT造影技术的发展, 对硫酸钡填料及造影干悬剂的细度和水中分散性要求日益提高,且要求在水中十分均匀地稳定分散。本项目采用化学沉淀法生产表面分别带
10、有亲水和疏水集团的纳米硫酸钡。本方法的主要特点是: 生产出的亲水型纳米BaSO4粉体粒度分布窄，在水中分散性好、能长时间悬浮在水中不沉；而生产出的疏水型纳米BaSO4粉体粒度分布窄，能够均匀分布在油性涂料中，填加在高聚物中不仅分散性好, 而且有补强作用。本工艺的特点是：生产工艺简单，产品粒度可控，对原料和设备的要求较低，易于实现工业化生产。9纳米润滑油添加剂的生产及纳米润滑油应用开发全球每年消费润滑剂级二硫化钼约45005000吨，我国消费约400吨，增长趋势也比较明显。为了改善钼的油溶性，已研究出各种有机钼，即二烷基二硫代磷酸钼，广泛用于基础油、机油、气轮机油及其各种润滑油脂中，具有减小摩擦
11、、抵抗磨损、抗极压、抗氧化等性能，润滑效果优于石墨等固体颗粒添加剂。但在极为苛刻的工况如高温和高载荷条件下，油溶性有机钼性能仍不够理想，极压负荷和抗腐蚀性也不令人满意。纳米级球形二硫化钼经过有机基团表面修饰，可以解决以上固体润滑剂二硫化钼和有机钼存在的缺点，是最有应用前景的润滑剂和添加剂。油溶性纳米球形添加剂在润滑油中应用，最突出的特点是变滑动摩擦为滚动摩擦，能够使摩擦力减少2/3，机件的磨损减轻5/6左右。变滑动摩擦为滚动摩擦，这将是一个突破性的润滑技术。纳米润滑油添加剂：1、纳米球形二硫化钼；2、化学法合成的粒径小且均匀的纳米金属粉；3、均匀分散在润滑油中的纳米氧化物。10单分散纳米氧化锆
12、的制备本专利技术攻克了纳米氧化锆生产过程中的技术难关，采用特殊的合成技术，在常压低温液相中原位合成出单分散的钇、镁稳定的四方相纳米氧化锆。工艺简单，粒径可调，最小粒径45nm。该方法工艺简单，避免了传统的高温煅烧、高压反应等复杂的合成手段。制得的氧化锆及其复合材料具有良好的化学稳定性、硬度和韧性等优势，拓展了它的应用领域; 显著提高的耐高温和耐酸碱腐蚀能力，提高了性价比，使其在特种陶瓷（如电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷）等高新技术领域中的应用将异常广阔，市场前景看好。 11液相一步法合成纳米氧化锌氧化锌主要用途为橡胶加硫促进剂、颜料、涂料、印刷油墨及造纸等工艺的原材料，由于其具有荧光性、光导电性
13、、半导体性、压电性等性能，作为电子材料也有重要用途，采用纳米氧化锌替代一般氧化锌应用于上述领域，能明显地提高产品的性能和质量。 本技术改变了先制备碱式碳酸锌再高温煅烧制备氧化锌的传统工艺，在常压低温液相中原位生产纳米氧化锌。本技术简化了工艺步骤，降低了能耗，有利于工业化生产。 采用原位合成方法，可有效地控制产品形貌、粒径以及表面修饰改性，制得高附加值的优级纳米氧化锌产品，可广泛应用于橡胶、涂料、抗菌材料等工业上，市场前景看好。12新型纳米无机阻燃剂氢氧化铝的研究开发由于氢氧化铝本身无毒，并且在阻燃的过程中也不产生有毒和腐蚀性气体，兼具填充、阻燃、抑烟等多重功能，不产生二次污染，又能与多种物质产
14、生协同效应，不挥发、无毒、腐蚀小、价格低，在国外被誉称为无公害阻燃剂。因此氢氧化铝广泛用于塑料，橡胶、纤维、纸张和涂料的阻燃。目前氢氧化铝已成为世界上用量最大的安全环保型无机阻燃剂，其用量约占全球阻燃剂用量的一半，占无机阻燃剂的80%以上。 本项目采用矿粉的副产品在常压低温液相中原位生产纳米活性氢氧化铝，不仅粒径小，比表面积大，大大提高阻燃作用，而且活性高，与高分子材料相容性好，有利于在高分子均匀分散，大大提高氢氧化铝的补强增韧作用。本项目产品的特点是：在不改变传统作用的同时（既在发生火灾发生时起阻燃作用），赋予氢氧化铝补强增韧性能。13低温加湿条件下CO氧化催化剂-霍加拉特剂升级产品一氧化碳
15、（CO）低温催化氧化在封闭式CO2激光器、CO气体传感器、CO气体防护面具、密闭舱体系低浓度CO消除、燃料电池气体净化等方面具有重要应用前景。从实用角度来看，催化剂除应具备高的催化活性外, 稳定性也是催化剂的重要指标；此外, 需净化的环境中常含有一定量的水分, 这就要求使用的催化剂还应具有很好的抗水性。目前商业用消除CO催化剂(霍加拉特剂Hopcalite等)就是因为抗水性较差、寿命较短而在应用方面受到限制。近年来，负载型的贵金属（特别是金）催化剂在CO低温催化氧化反应中表现出了非常高的反应活性。如研究发现金基催化剂在200 K的低温条件下也能表现出很高的CO氧化活性，并且这类催化剂的抗水性能
16、也明显优于其它体系催化剂。然而，金基催化剂存在的主要问题是稳定性相对较差，在反应过程中随着反应时间的增加，纳米Au粒子会缓慢聚集并最终导致催化剂活性下降甚至失活，另外，还发现新鲜催化剂经长时间放置后，活性和稳定性也会有不同程度的下降。另一类重要的贵金属催化剂体系是Pt基催化剂，这类催化剂在燃料电池阳极富氢气体净化（选择性消除气体中痕量CO以防止电极中毒）等方面显示出良好的应用前景。但与金基催化剂相比，传统方法制备的Pt基催化剂在低温条件下反应活性相对差一些, 例如针对CO在富氢条件下的选择性氧化反应，负载型铂基催化剂通常需要在150200的范围内才能将CO氧化。因此开发出适用于低温（如常温）加湿条件下使用的且具有高活性和高稳定性的CO氧化
