記者朱雯9月24日?qǐng)?bào)道：提升新能源汽車電池安全性和續(xù)航能力的納米材料、提升汽油品質(zhì)的硫酸烷基化工藝、能讓讓秸稈變廢為寶的生產(chǎn)線……這些“硬核科技”都是第24屆中國國際工業(yè)博覽會(huì)上華東理工大學(xué)帶來的參展項(xiàng)目。據(jù)了解，華東理工大學(xué)共有14個(gè)項(xiàng)目參展本屆工博會(huì)，涵蓋新能源材料、石油化工、生物基材料等多個(gè)領(lǐng)域。

'鋰電味精'助力電池續(xù)航與安全 自研燃燒反應(yīng)器打破國際壟斷

作為一名新能源汽車車主，你是否也曾煩惱于它的電池續(xù)航能力，擔(dān)憂它的電池安全性？這也正是華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院胡彥杰教授潛心研究的一個(gè)問題。

值得欣喜的是，胡教授20年磨一劍專攻的“功能納米材料的火焰燃燒合成及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項(xiàng)目，目前已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。應(yīng)用他們的研發(fā)工藝，生產(chǎn)出的二氧化鈦功能納米材料，可以作為鋰離子電池正極材料的功能添加劑，有效改善鋰電池的離子電導(dǎo)率和循環(huán)穩(wěn)定性。為此，胡教授還給它起了個(gè)有趣的別名——“鋰電味精”。

要實(shí)現(xiàn)工業(yè)上的大規(guī)模制備，對(duì)燃燒反應(yīng)器的要求極其苛刻。長(zhǎng)期以來，燃燒反應(yīng)器的核心技術(shù)一直掌握在贏創(chuàng)、卡博特、德山曹達(dá)等跨國化工巨頭企業(yè)手中。

瞄準(zhǔn)核心問題，胡彥杰教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，終于開發(fā)出完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的預(yù)混合多重高速射流燃燒反應(yīng)器，為項(xiàng)目實(shí)施打下根基，此后，通過納米二氧化硅、納米二氧化鈦等產(chǎn)品制備，項(xiàng)目研究不斷開枝散葉。

圖：華龍新材料科技有限公司500噸氣相法納米二氧化鈦生產(chǎn)線

農(nóng)業(yè)廢棄物變身高附加值產(chǎn)品 這項(xiàng)技術(shù)讓秸稈變廢為寶

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)每年都會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，其中大部分沒有得到充分利用。如何通過高效的分離提純、催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，將所謂的“農(nóng)業(yè)廢棄物”轉(zhuǎn)化成高附加值的“生物質(zhì)產(chǎn)品”？針對(duì)這一問題，華東理工大學(xué)化學(xué)學(xué)院郭勇副研究員領(lǐng)銜研發(fā)了“生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備塑料單體——呋喃二甲酸”項(xiàng)目。

該項(xiàng)目圍繞生物基材料開發(fā)、生物基平臺(tái)化合物合成、連續(xù)化生產(chǎn)工藝優(yōu)化三大科學(xué)技術(shù)問題，提出了玉米秸稈等生物質(zhì)熱解轉(zhuǎn)化葡萄糖單體、單糖高效轉(zhuǎn)化生產(chǎn)5-羥甲基糠醛(HMF)、HMF氧化制備FDCA等方法，創(chuàng)新了高純度平臺(tái)化合物HMF生產(chǎn)、FDCA連續(xù)化生產(chǎn)、催化材料和工藝優(yōu)化等技術(shù)，研發(fā)了HMF生產(chǎn)及純化一體式裝置、連續(xù)式微反應(yīng)器生產(chǎn)呋喃二甲酸工藝，提升了對(duì)生物質(zhì)資源的利用率，降低了污染物及碳排放。

圖片說明：生物質(zhì)合成FDCA路線示意圖

值得一提的是，在研究合成路線的過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，利用HMF作為平臺(tái)化合物，在提高反應(yīng)效率的同時(shí)并沒有帶來過于繁瑣的合成步驟，而HMF不僅可以作為FDCA的合成原料，更可以合成其他眾多高附加值的化學(xué)品，是一種優(yōu)秀的生物質(zhì)平臺(tái)化合物。

截至目前，華東理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)完成了從生物質(zhì)出發(fā)經(jīng)HMF轉(zhuǎn)化生產(chǎn)FDCA關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)。目前，F(xiàn)DCA的工業(yè)化發(fā)展仍處于起步階段，行業(yè)內(nèi)擁有成熟的生物基FDCA生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)并不多。“從當(dāng)前研究成果來看，我們的項(xiàng)目水平居于行業(yè)前列，后續(xù)根據(jù)中試放大的結(jié)果，還有更進(jìn)一步的空間。”郭勇說。

解鎖硫酸烷基化綠色密碼 助力汽油品質(zhì)升級(jí)

作為汽油品質(zhì)升級(jí)的重點(diǎn)，如何在汽油生產(chǎn)過程中降低“含硫量”，提升“含綠量”？碳四硫酸烷基化就是實(shí)現(xiàn)這一途徑的關(guān)鍵過程之一。

以杜邦公司為代表的攪拌式硫酸烷基化在全球建有近300套裝置，占到市場(chǎng)份額80%以上，但其采用堿水洗工藝在去除流出物中攜帶的硫酸和硫化物時(shí)，容易造成設(shè)備腐蝕，安全隱患大、廢水排放大。

由華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院白志山教授領(lǐng)銜的項(xiàng)目“面向硫酸烷基化的干式分離成套技術(shù)裝備”，通過理論研發(fā)、設(shè)備開發(fā)、工藝革新的全流程創(chuàng)新，突破了傳統(tǒng)工藝的桎梏，為碳四硫酸烷基化注入“綠色能量”。

圖片說明：上海石化40萬噸/年硫酸烷基化干式分離裝置

據(jù)白志山教授介紹，40萬噸/年硫酸烷基化裝置每年可節(jié)省15%的強(qiáng)堿液1680噸，減少含鹽廢水排放12.6萬噸，實(shí)現(xiàn)污水零排放，大大降低下游污水處理廠的負(fù)擔(dān)和操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

截至目前，該項(xiàng)目成果已推廣應(yīng)用到全國12個(gè)省市的23個(gè)化工項(xiàng)目中。該項(xiàng)目已授權(quán)中外發(fā)明專利21件，入選了國家發(fā)改委《綠色技術(shù)推廣目錄》，并獲得2024年日內(nèi)瓦國際發(fā)明展銀獎(jiǎng)。今年3月，白志山教授因“圍繞液滴振蕩破乳分離開展研究，聯(lián)合中國石化開發(fā)成功國內(nèi)首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硫酸烷基化工藝，打破國外壟斷”等成就而獲得2023年度“青山科技獎(jiǎng)”。圖片說明：生物質(zhì)合成FDCA路線示意圖