本发明公开了一种 MnO2/多孔碳膜/镍复合材料的制备方法，属于 MnO2 薄膜技术领域。其包括：S1 将洁净干燥的镍片置于加热炉中，通入惰性气体；S2 将加热炉升温至 600℃～1100℃，通入氢和碳氢化合物混合气体，以形成渗透层和覆盖在渗透层的石墨烯层；S3 取出表面具有渗透层和石墨烯层的镍片，并浸渍在腐蚀液中，浸渍时间为0.5h～24h，以使镍片上的渗透层变为多孔碳膜层；S4 在常温常压下，镍片置于高锰酸钾和硫酸的混合溶液中，浸渍 2h～48h。以上方法使得 MnO2 薄膜和多孔碳层结合牢固，

小型镍氢电池已产业化、商品化，大容量镍氢电池是当前电动车辆主选动力电池之一。目前国内外生产镍氢电池的负极材料，基本采用混合稀土镍基储氢合金(MmB5， Mm为混合稀土金属，B为Ni、Co、Mn、Al等金属)。 南开大学课题组首次制备了含碱金属锂（Li）新组分储氢合金[MmB5（Li）]，提高了电池负极电催化活性和延长电池寿命，并获得中、美、欧发明专利（ZL 92100029.4； US 5,242,656； EP 0554617B1）。同时

配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 祝涣钧 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 吴凌志 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 郑毅 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 王梓 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 武辰禹 化学与化工学院应用化学专业 2019年9月至2023年6月 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 覃玲 化学与化工学院 副教授 多功能配位聚合物材料的合成及应用研究 四、项目简介 配位聚合物是由无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。它具有多样的拓扑结构，并且稀疏多孔，密度较低。这些特点使得它在吸附，催化，储能的各个方面有着优良的效果。 本项目主要目的在于合成钴/镍基配位聚合物，选择合适的有机配体与金属离子钴/镍通过配位键构筑得到钴镍基配位聚合物，利用单晶衍射、元素分析、红外光谱等方法对其结构及组成进行表征，或者通过合成和掺杂的方式，调控它的析氢性能，设计出高催化活性和稳定性、低成本的非贵金属催化剂。 项目组成员通过设计选择有机配体与金属离子，通过溶剂热方法合成了多种金属有机框架材料，并将其热解得到衍生材料。通过线性伏安扫描法等多种实验方法测试了它们的电催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始电位为-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通过掺杂Zn2+后，过电位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我们还合成了一种对金属离子（Fe3+）与抗生素（加替沙星）有明显检测效果的锌基材料，可作为多功能探针检测水中金属离子和抗生素的残余量。由于化合物没有催化位点，我们通过掺杂钴金属的方式，改善了它的电催化析氢性能，使它具有较低的初始电位(-423 mV)、较低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和较好的循环稳定性。 项目为研究高性能和稳定性的HER电催化剂及金属离子和抗生素荧光探针材料的设计合成提供了可行的思路。

（专利号：ZL 201410611880.6） 简介：本发明公开了一种低温合成镁-镍三元金属硼化物的方法，属于材料合成技术领域。该合成方法包括下述步骤：在真空或氩气气氛下，对卤化镁、镍及碱金属硼氢化物的混合粉末进行2～10h机械球磨处理；然后，在0.5～1atm氢背压下，将球磨产物加热到650～700℃，并保温1～2h后自然冷却；接着，将加热产物倒入蒸馏水中，过滤出固体悬浮和沉淀物后，再用蒸馏水清洗；最后，将水洗固体产物进行烘干，即可获得

高功率锌镍一次电池具有很多优点:①与碱锰电池相比可大功率放电，适合数码相机、摄像机、电动玩具等便携式电子产品使用，如在数码相机中照相的张数可比碱锰电池多3倍以上;②与镍氢电池、锂离子电池相比则不需要充电器进行充电，买来则可使用，很方便;③组装工艺成熟，可利用现成的碱锰电池生产线组装;④适用面广，目前使用锌锰电池、碱锰电池、镍氢电池的地方就可使用锌镍一次电池;⑤绿色电池，对环境没有污染。生产锌镍一次电池的关键就在于其正极材料羟基氧化镍，羟基氧化镍的研发国内外都刚刚起步。 技术成熟程度 我们从2002年就开始羟基氧化镍的制备研究，现已申请有关羟基氧化镍和锌镍一次电池正极制备方法的5项中国发明专利。目前制备羟基氧化镍的工艺已很成熟，已进行了很多次中试试验，性能很好，超过了日本东芝公司。在1000mA恒流持续放电至1.0V的情况下,我们好的配方的电池放电接近1个小时,而日本东芝公司的高能一次锌镍电池只有47分钟。

呼吸是人类的最基本生理需求。然而，空气污染物的存在往往使这一基本需求难以得到保障。更有甚者，在一些特殊环境场所，空气中可能存在高致病微生物如病毒和细菌、生化毒剂、毒素等严重危害人体健康甚至威胁生命。此外，空气中也可能存在一些未知的有毒物质，如不明病原体、化学物质等。目前已有的空气安全预警技术主要针对有限的几种污染物或者有毒物质进行实时监测，无法覆盖包括生物与化学威胁在内的所有潜在威胁。空气中的污染物种类繁多，理论上很难发展一种同时监测上千种污染物的仪器设备。另外，空气毒性安全预警技术需要对空气毒性做出快速响应，以便为采取防御措施争取宝贵的时间。这些要求都是对当前技术的极大挑战，很难实现对空气的综合毒性的实时预警。

微藻可以通过自身的光合作用高效固定二氧化碳，同时生产生物燃料以及高 附加值产品，已成为国内外技术开发的热点。在微藻能源利用工艺流程中，用于 微藻培养的光生物反应器占总设备投资和运行成本的一半。由于相关研究工作的 缺乏，生物反应器受微藻光合效率、传质以及光照的限制，体积大、占地宽、成 本高、产率和效率低。为了强化微藻光生物反应器中光传递，提高光分布的均匀 性，构建了内嵌空心导光管的新型平板式微藻光生物反应器，通过空心导光管的 引入实现了将光能导入反应器中光衰减严重区域，提高了反应器内藻细胞的产量。 在此基础上，为了优化反应器的光分布，设计了内置导光板的光生物反应器，并 将其用于工业化中常用的跑道池反应器中（如图1所示），使微藻产量提到了 193. 33%,生物质产量达到2. 31g/L,油脂产量达到1258. 65mg/L。导光板目前工 艺成熟，成本低廉，对微藻无毒害作用，因此将其用于微藻产业化培养的跑道池 反应器中，基本不会增加建造及运营成本。按目前藻粉市场价来算，微藻150 元/千克，传统跑道池反应器的收益为0.18元/升，而利用内置导光板的跑道池 光生物反应器可获得0.35元/升的收益。同时，在工业化常用的管式反应器的基 础上，创新性的提出了一种新型非连续光照管式光生物反应器，通过间断遮光方 式，形成了反应器内明区和暗区的周期性分布，实现了微藻在反应器内流动时的 规律性明暗交替，从而触发闪光效应，使微藻生长速率提高了 15%。 在微藻生长到稳定期后，需对反应器中的微藻进行采收。传统的采收方式包 括离心、絮凝、气浮、膜过滤等，这些方法均耗能较多。为了降低采收成本，提出聚丙烯酸系高吸水性树脂吸收培养基浓缩微藻，吸收后可通过高温烟气脱水回 收再利用。利用采收后的湿藻进行水热液化的预处理方式，将藻细胞破壁，使细 胞内的多糖、蛋白质、油脂等析出并解聚成小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸，之 后这些小分子物质经微生物发酵，产出甲烷、氢气等高热值的生物燃料。此外， 微藻破壁后，可直接经萃取等过程，得到硫代多糖、二十碳五烯酸（EPA）、二十 二碳六烯酸（DHA）、虾青素等高附加值产品。其中，硫代多糖具有抗氧化、抗肿 瘤、抗炎、抗病毒等活性，并且可以作为抗凝血剂和免疫调节剂。EPA被称为“血 管清道夫"，能促进循环系统的健康和防止胆固醇和脂肪在动脉壁上积聚，并对 治疗由自身免疫缺陷引起的炎症有效。DHA俗称“脑黄金”，是神经系统细胞生 长及维持的一种主要成分，是大脑和视网膜的重要构成成分，在人体大脑皮层中 含量高达20%,在眼睛视网膜中所占比例最大约50%。虾青素是已知氧自由基清 除能力最强的天然色素，其抗氧化能力是维生素E的1000倍，雨生红球藻是最 佳的天然虾青素来源，含量达到3%-5%,是目前唯一被美国FDA审核准许可用于 人类直接使用的虾青素产品，我国于2010年批准纳入食品新资源产品目录。 针对微藻生物质高效能源化利用的问题，提出太阳能加热实现微藻水热预处理， 再利用水解液和固态残渣厌氧发酵制取富氢甲烷气，实现微藻全组分转化利用， 并建立了中试系统（如图2, 3）o通过太阳能水热水解，微藻发酵产甲烷过程的 速率和转化率得到显著提升。

"重金属的环境风险与土壤中重金属的有效态含量而非总量密切相关。原位钝化修复通过在土壤中添加不同比例磷基、炭基等材料组成的新型环境友好钝化剂，通过提高pH、沉淀、吸附等作用降低重金属的生物有效性。稳定化修复是一种操作简单、成本低廉且具备良好应用潜力的原位修复技术。植物修复技术由于其环境友好性和潜在的经济价值，科学选择修复植物并辅以绿色化学、生物强化方法提高其修复效率，在污染耕地修复、替代种植等方面具有重要的推广价值。 本成果研发的系列钝化剂可以有效降低植物对重金属的吸收，通过田间试验验证，一次施加，持续有效长达十余年，而且芦蒿重金属含量达到《食品中污染物限量》标准。 开发的以柳树为核心的植物修复技术，在高效去除土壤重金属、改善土壤质量的同时，收获的柳树可用于绿化、岸边缓冲带建设等领域，具有很好的环境和经济效益。 同时，钝化剂在江苏、湖南、安徽等地推广，使中轻度污染土壤中水稻的重金属含量达到国家标准。以柳树为核心的植物修复技术在江苏、河南等地推广应用，取得了很好的环境和经济效益。"

成果描述：对高镁磷矿进行复合选别，并将其中的镁进行回收制得镁的工业产品(如氢氧化镁)，磷利用率达到95%。同时对其中的钙也进行回收，得到硫酸钙晶须或轻质超细碳酸钙材料，以及其它钙产品。全部实现综合利用，提高经济效益。市场前景分析：目前我国磷矿中高钙镁磷矿占多数，还有大量高硅磷矿，本项目附合国家产业政策，不仅消除了堆积污染，还创造了较大的经济效益，具有较好的市场前景。与同类成果相比的优势分析：（1）回收的磷肥约为30%P2O5，磷收率大于95%。 （2）氢氧化镁产品中Mg(OH)2>90%，镁收率大于80%。 （3）硫酸钙产品中白度>90，镁收率大于90%。

以海带为代表的海藻加工业是涵盖第一、二、三产业的全局性和战略性产业，是衔接工业、服务业与海洋农业的关键产业。针对目前海带产品附加值低、综合利用率低、生产成本高、经济效益差等问题，研究开发出一套新的海带化工业工艺技术和提取岩藻多糖及应用关键技术；产品有饲料添加剂、海藻肥等，提高资源利用率。本课题实施过程中，形成的主要产品技术包括： 1. 岩藻多糖，总糖含量≥65%，岩藻多糖总含量≥35%；与传统生产方法相比，生产成本降低约50% 2. 低聚或褐藻胶寡糖，具有广谱抗菌作用，可广泛用于农业、医药等，该技术已经获得国家专利 3．项目所研发的海带化工综合利用技术工艺将用于指导我国海藻化工企业的技术改造，生产节水率达到40%以上 4. 高效土壤特别是滩涂修复剂，产品能明显保持滩涂的修复，提高作物耐盐和耐旱性能，对土壤叶面具有显著保湿作用