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  近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员王胜和王树东团队研发的挥发性有机气体(VOCs)催化净化技术,在中国石油独山子石化公司乙烯厂聚烯烃装置工艺有机废气催化净化过程中完成两年的稳定运行,各项指标满足环保要求,通过了应用单位的验收。  VOCs的排放会对人体造成直接或间接的危害。催化燃烧是最有效的末端治理技术之一,但VOCs组分多样、工况复杂,环保排放标准的提高对催化燃烧技术和催化剂的开发也提出了更高要求。为此,王胜和王树东团队开发出兼具广谱性和专一性的燃烧催化剂净化技术,实现了催化剂的规模化生产。该技术已在印染、涂装尾气催化净化过程中连续稳定运行3年。  这项研究是该技术在合成树脂行业的又一成功应用。验收结果显示,净化装置出口尾气中非甲烷总烃浓度低,优于我国石油化学工业VOCs排放限值。此外该技术还具有较高的操作弹性,可同时满足正常运行工艺过程尾气和检修期间原料罐区产生的VOCs净化需求。  目前,该VOCs催化净化技术已推广应用于13个VOCs尾气净化项目,催化剂性能得到了广泛验证。  (原载于《中国科学报》2021-08-23第3版能源化工)

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  近日,在第五届中阿博览会中阿技术转移与创新合作大会举办期间,中科院西安分院、宁夏科技厅等单位联合举办了院地科技创新合作关键技术专场对接会。  此次对接会上,中科院西北生态环境资源研究院副研究员白光祖就“十四五”期间如何通过院地科技合作促进区域创新发展给出了“供需清单”;中科院过程工程研究所研究员王钰等专家围绕各自研究方向推介了近10项重要技术成果;中科院化学研究所研究员李化毅等专家团队与宁夏区内企业达成了明确的产学研合作意向,签订了5项科技合作项目或战略合作协议。  来自中科院的10余名专家及宁夏科技管理部门负责人、企业家30余人线下参加了会议。另有60多家国内外科研机构、科技型企业300多人通过线上方式参加会议。  中科院作为“科技支宁”6个主体单位之一,围绕枸杞、葡萄酒等宁夏特色优势产业共建创新研发平台,为助力宁夏科技创新发展提供了强有力的支持。  (原载于《中国科学报》2021-08-23第4版综合)

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  编者按  近年来,中国科学院面向需求、扎根一线、深入市场,为我国突破关键核心技术、增强产业链供应链自主可控能力、助力打赢脱贫攻坚战发挥了重要作用。  日前,GEOVIS空天大数据平台研发及产业化应用团队等9个团队获得中国科学院2020年度科技促进发展奖。本报为此开设专栏推出系列报道,探究这些团队将科技成果从“书架”搬上“货架”背后的心路历程。2001年,杨联明(左)与中船汉光公司总经理汪学文讨论有机光导鼓产品质量问题不同型号的有机光导鼓。杨联明团队供图  日前,中国科学院化学研究所(以下简称化学所)研究员杨联明收到了一个红本本,他领衔的“有机光导鼓及其相关产品的技术开发与产业化应用团队”荣获中国科学院2020年度科技促进发展奖。  对杨联明而言,这是最近一年来的又一个好消息。2020年1月,基于化学所深耕50年的原创技术成立的企业——中船重工汉光科技股份有限公司(以下简称中船汉光)获批在深圳证券交易所创业板上市。  受疫情影响,原本由杨联明亲赴深圳“敲钟”的中船汉光上市仪式推迟了半年。2020年7月9日,杨联明在线上远程参加了这个仪式。  当天,中船汉光开市涨幅43.95%,迎来开门红——杨联明的“冷板凳”坐“热”了。“做了几十年基础研究,如果不是真的一步步走来,我也没有料到自己的工作能够取得这么大的经济价值。”他告诉《中国科学报》。  从“科学”中来  有机光导鼓(OPC)的概念虽然有些陌生,但它作为打印机、复印机等自动化办公设备的常用耗材“硒鼓”,已经得到广泛应用。  20世纪30年代,美国工程师切斯特·卡尔逊(ChesterCarlson)利用材料的光电转换性质,发明了静电复印技术。“这一发明被认为是信息处理和传播方式的革命性变化,也是20世纪最重要的技术发明之一。”杨联明说。  静电复印是一个将静电潜像用带电色粒显影获得可视性图文的技术,与后来的激光打印一样基于静电照相原理(Electrography),主要包括成像、显影、转印、定影等步骤。  光导鼓是实现这一技术的重要器件。它是在导电基底上镀涂一层十几微米的均匀、光滑、坚韧的光导材料薄膜而形成,具有光电转换功能。这个看似简单的元器件,实际上蕴含着材料学、电学、光学等多学科知识原理和配方工艺等技术内涵,其中光导材料是最基础的,也是科学家们付出最多努力寻求的目标。  光导材料从硒、硅、氧化锌等无机半导体转向灵敏、高效、环保、低成本的有机半导体,主要得益于20世纪70年代前后全球范围内有机光电功能材料基础研究的快速发展。  20世纪80年代以后,适用于现代社会办公自动化需求的激光打印机开始发展起来,作为其核心部件的有机光导鼓产品显示出巨大的市场前景。然而,有机光导鼓这一核心技术仅有国外发达国家的少数大公司掌握,对我国实行严格技术封锁,以此垄断攫取高额利润。  杨联明表示:“今天我们已经意识到为什么我国一些产业受制于人,原因在于基础研究这个总开关。”20世纪90年代,全球范围内有机光导鼓产业像雪球一样越滚越大。当时,中科院的研究人员已经前瞻性地意识到,开展有机光导鼓相关应用基础研究的重要性。中科院高技术产业局向化学所提供经费10万元,启动有机光导鼓的研发。杨联明回忆,这些工作让研究人员对有机光导鼓的了解、认知和掌握达到了新的水平,具备了制备原理性器件的能力。  事实上,更加基础的研究可以追溯到50年前。化学所在国内率先开展有机信息记录材料领域的攻关,培养组织了一支站立在科学前沿的“执牛耳”队伍。  产业化取得初步成功后,科学探索的脚步也没有停止。2005年,杨联明团队将其在合成化学研究中取得的“镍催化乌尔曼反应”新方法及时推向有机光电材料的实用化合成中,较大幅度降低了生产成本。至今这一技术仍在沿用。  近十年来,杨联明团队持续开展相关新材料、新产品及新技术的研发与应用工作,聚焦有机光导鼓和墨粉制备技术攻关,积累了一大批先进原创技术。  化学所党委书记范青华告诉《中国科学报》:“作为一家始终定位为基础研究的研究所,面向应用问题部署基础研究已经成为化学所的优良传统。而作为代表性基础研究团队之一,杨联明团队甘坐冷板凳,专注做好一件事,在应用基础研究方面厚积薄发,是产学研合作的典范。”  到“生产”中去  20世纪90年代的“八五”“九五”期间,有机光导鼓技术连续两次被列入国家“863”计划项目。  作为有机合成专家的杨联明正是在“863”计划结束的前一年加入团队,肩负起将研发技术成果转化成工业化应用的艰巨重任。“从功能导向的材料设计、选择到原理器件,每一个环节都是全新的挑战。”他告诉《中国科学报》。  有机光导鼓技术从“科学”中来,下一个任务是到“生产”中去。“九五”期间,“863”计划部署重大项目支持有机光导鼓技术产业化,成为摆在科学家面前的新题目。1995年前后,有机光导鼓的产业化工作遭遇了第一次失败。当时,化学所计划与江苏常熟一家半导体器件厂合作开展年产10万支生产线的工程,但在放大生产线的设计和建造方面遇到诸多难题,工程进展缓慢。  “从实验室中1克材料的合成、几毫升配液的小面积涂布到工业级的百公斤材料制备、几十升涂布液每天几千支产品生产,是完全不同的概念。”杨联明感叹道,“我们当时连生产线是啥样都不知道。”  正是这次经历让团队认识到,以“交钥匙工程”来建设生产线是不可能的,实现成果转化必须在正确选择合作企业的基础上,由双方一起攻克工程化难题。最终,化学所联手中国船舶重工集团所属企业邯郸汉光机械厂,共同推进有机光导鼓的产业化。  2000年11月,我国第一条有机光导鼓自动化生产线建成,年产能力60万支,实现有机光导鼓的国产化和产业化,填补了国内相关产业空白。其间,化学所科研人员一直坚持在一线,和公司工程技术人员密切合作攻关,共计进行了30多批次、百余种组合方案的生产试验。  杨联明很欣慰,有机光导鼓国产化的成功,打破进口产品长期高价格、高垄断利润的局面,逐步形成了国内企业与国外企业竞争的局面。目前,中船汉光有机光导鼓产销量位居全球通用市场前三位,占国内市场份额超过三分之一;墨粉销量位居全球通用市场第一位,占国内市场份额的一半以上。  “沃土”促“转化”  “赶上了好时候。”回首过去30年,这是杨联明最深的感慨。  近年来,全社会形成创新驱动发展的强大氛围,一系列政策工具为科研成果转移转化提供了一片“沃土”。  2015年10月,国务院修订《促进科技成果转化法》。随后,各部委推出一系列强有力的措施落实修订后的成果转化法,规定“通过转让或许可取得的净收入及作价投资获得的股份或出资比例,应提取不低于50%用于奖励,对研发和成果转化作出主要贡献人员的奖励份额不低于奖励总额的50%”。  “这两个50%的措施,极大地激励了科研人员和管理人员积极投入科研成果转化工作。”化学所科研成果转移转化办公室主任张建伟告诉《中国科学报》。  他还注意到,如今的科研成果转移转化越来越需要团队作战。科研人员对市场的了解有限,对科研成果的市场估值往往把握不准,在与企业谈判时可能处于劣势,专业技术经纪团队应运而生。  化学所现行规定中提到,科研成果转化现金收益不低于50%用于奖励科研团队,一定比例用于奖励管理团队;股权奖励最高可达70%。在这一政策“沃土”激励下,化学所培育了多家高科技企业。最近,参股企业深圳瑞华泰薄膜科技股份有限公司科创板IPO成功过会。  作为科研管理者,范青华则强调,我们要让科学家“富起来”过体面生活,同时更要提倡科学家专注事业、有创新为民的奉献精神。  (原载于《中国科学报》2021-02-03第3版转移转化)

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  作为清洁能源的典型代表,氢能备受推崇,但由于其化学性质活泼,制取、储运过程的效率和安全问题一直困扰着产业界和学术界。  北京大学化学与分子工程学院教授马丁团队与大连理工大学教授石川团队、中国科学院大学教授周武团队等的联合研究取得新进展,相关成果日前发表于《自然》。  研究团队设计合成了高密度、高分散的原子级金属铂(Pt)物种和立方相碳化钼(α-MoC)组成的界面催化结构,制备出一种高效、稳定的Pt/α-MoC催化剂。该催化剂可用于催化水煤气变换(WGS)制氢反应,这也是迄今报道的催化性能最佳的WGS催化剂。  WGS反应是能源化工领域制取纯氢重要方式之一。受化学平衡限制,WGS反应在低温进行更有利,这对催化剂活性和耐久性提出了更高要求。  早在2017年,马丁团队等就在《自然》《科学》上报道了Pt/α-MoC和Au/α-MoC催化剂可在低温下实现极高产氢效率,开辟了WGS高效制氢、粗氢提纯等新途径。  “α-MoC具有优异的解离水分子(H2O)性质,室温即可实现H2O的解离并释放氢气。但是,一定温度下表面吸附解离的羟基物种如不能及时转化,在长效催化过程中就存在深度氧化α-MoC,从而导致催化剂失活的问题。因此,如何实现H2O和一氧化碳(CO)吸附活化速率的完美匹配,是进一步提高催化剂反应活性及长效稳定性的关键科学问题。”石川告诉《中国科学报》。  此次,研究团队构建了高密度、高分散的原子级Pt物种和α-MoC组成的界面催化体系,直接观察到H2O在α-MoC表面的解离路径,同时,高密度原子级Pt物种的存在有效促进了CO吸附活化,不仅增强了H2O解离产生活性氧物种的快速反应和脱附,同时开辟了基于CO直接解离步骤的低温协同制氢新路径。  “与其他WGS催化剂相比,Pt/α-MoC催化剂具有更高活性和更宽反应温度范围,可以实现低温制氢,同时研究人员还找到了稳定Pt/α-MoC催化剂的方法。”马丁说。  据了解,Pt/α-MoC催化剂突破了美国能源部2004年车载燃料电池发展规划所推算的催化活性限值,具有较好的应用前景。美国化学会以催化剂助力燃料电池汽车发展为题进行了报道,认为这是一个重要发现。  目前,相关制备Pt/α-MoC催化剂技术已申请专利。马丁表示,通过研究Pt/α-MoC催化剂机理,研究团队还揭示出该催化剂高效原因,为后续高效催化剂研制提供了新思路。  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-03130-6  (原载于《中国科学报》2021-02-01第3版能源化工)

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海洋工程用大型钢管桩。中科院宁波材料技术与工程研究所供图  1月24日,随着最后一片重达1800多吨的箱梁完成架设,宁波舟山港主通道项目舟岱大桥实现主线贯通。在这一项目中,由中国工程院院士薛群基和中国科学院宁波材料技术与工程研究所(以下简称宁波材料所)研究员王立平带领的海洋功能材料团队,与浙江科鑫重工有限公司等单位联合研制出的有机/无机纤维复合增强新一代海洋重防腐涂层材料,在舟岱大桥建设中所需的钢管桩上实现工程应用。  钢管桩是海洋大型工程结构所采用的主要基础形式,但其服役环境异常严苛。王立平介绍,在水位变动区,钢管桩处于周期性干湿交替状态,在饱和氧气、阳光、潮湿海风和浪花飞溅等因素形成的“力学—电化学—老化”多因素耦合损伤环境持续作用下发生严重腐蚀。“与在海水中相比,钢管桩在水位变动区的腐蚀速率高出3至10倍,严重影响其使用寿命与工程安全建设。”  除此之外,在船舶停靠、抛锚、夹桩施工及拆卸承台底模板过程中,处于潮汐区的钢管桩涂层易受划伤或撞伤,给海洋工程结构耐久性埋下安全隐患。因此,研发长寿命、高可靠性和耐撞击的钢管桩防护涂层,保障海洋重大工程设施安全、持久运行,具有重要的社会效益和经济效益。  宁波材料所与相关企业开展技术合作,先后突破支链固化剂与改性环氧树脂双增韧、有机/无机纤维复合增强、纤维/陶瓷颗粒/片层材料协同增强、水下湿固化以及光固化涂层修复等关键技术,成功研发出新型高性能长寿命有机/无机纤维复合增强新一代海洋重防腐材料体系,采用玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等纤维材料。  王立平介绍,纤维增强复合涂层材料拥有比强度高、抗腐蚀性和耐久性能好、热膨胀系数与混凝土相近等优点,可有效破解海洋工程用钢管桩在水位变动区抗冲耐磨耐划伤效果差、维护间隔时间短、维修成本高、主体结构不稳等技术瓶颈,可满足现代海工结构向大跨、高耸、重载、轻质高强与在恶劣条件下工作的重大发展需求。  “在实际应用中,螺旋管最大直径4米、长度140米,直缝管最大直径7米、长度160米。若将其竖起来,超过50层楼高度。”王立平表示,该研究成果可提供具有自主知识产权的高耐久性钢管桩防护涂层设计方案,为我国重大海洋工程装备和“一带一路”海洋基础设施建设提供强有力的技术支撑。  上述研究成果申请国家发明专利21项,其中已获授权14项。除了应用于舟岱大桥外,还在其他国内海上风电建设中实现工程应用。  (原载于《中国科学报》2021-01-27第3版转移转化)

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  日前,《中国科学报》从中国科学院上海有机化学研究所(以下简称上海有机所)获悉,针对当前金矿资源品质变差和传统氧化法环境污染严重两大挑战,上海有机所研究员姜标团队通过系统的科学试验研究,开发了具有自主知识产权的清洁提金技术和成套装备。在中科院“科技服务网络计划”(STS)项目支持下,团队通过产学研合作实施吨级产业示范,成功获得99黄金。  据悉,目前全世界60个最大的黄金产地和23个著名的黄金企业,采用氰化法生产黄金的产量占其总产量的84%以上。但是,氰化钠是毒药之王,传统氰堆浸法提金工艺对地表水、地下水和土壤构成很大的威胁。  绿色清洁提金是黄金行业可持续发展的关键技术,在分析了传统提金工艺之后,姜标团队提出微界面空气强氧化提金新技术体系,利用微纳气泡破裂时放出活性氧,将矿中的金快速氧化成水溶性金离子,金矿浸出率95%以上。金吸附后,水溶液循环使用,实现提金零排放。团队历时七年联合攻关,完成了从克级到吨级的矿粉浸取装置研制和工艺验证,让黄金提炼在关键步骤上彻底“脱毒向绿”。  “采用这种无氰提金体系,环保处理成本可从每吨千元下降到15~25元,可帮助黄金生产企业跨越环保成本大幅上升的‘死亡谷’。”姜标说,“新技术体系能耗比传统工艺降低约30%,提金浸出时间也成倍缩短,从一般氰堆浸数十天甚至数个月缩短到1~2天,有效提高提金产能,环保与效率实现‘双赢’,彻底解决浸出率不高和环境高污染问题。”  (原载于《中国科学报》2021-01-27第3版转移转化)

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