浙江省“固體表面反應(yīng)化學(xué)”重點實驗室浙江師范大學(xué)物理化學(xué)研究所和化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院

“先進(jìn)催化材料”教育部重點實驗室和浙江省“固體表面反應(yīng)化學(xué)”重點實驗室是浙江師范大學(xué)的重要科研平臺。重點實驗室依托浙江師范大學(xué)物理化學(xué)研究所和化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，主要在能源與環(huán)境領(lǐng)域開展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，下設(shè)應(yīng)用催化、環(huán)境催化、無機(jī)納米催化材料三個研究室和一個大型儀器測試中心。實驗室現(xiàn)有人員48人，其中正高級職稱人員26人。擁有透射電鏡、掃描電鏡、激光拉曼光譜儀、紅外光譜儀、粉末X-射線衍射儀、單晶X-射線衍射儀、熱分析儀等大型儀器設(shè)備。

五年來實驗室承擔(dān)國家級項目32項，其中國家自然科學(xué)基金重點項目1項，973計劃前期研究專項1項；獲“先進(jìn)催化材料”教育部“長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊發(fā)展計劃”創(chuàng)新團(tuán)隊1個；發(fā)表SCI論文350余篇；獲授權(quán)中國發(fā)明專利50余件；獲浙江省科學(xué)技術(shù)獎4項。

一、實驗室主要研究方向和研究內(nèi)容

1.應(yīng)用催化

在催化新材料與綠色化工技術(shù)領(lǐng)域重點開展了納米材料和分子篩在工業(yè)催化/分離中的應(yīng)用研究。研究新型高效CO2高溫吸附材料的制備技術(shù)，考察吸脫附速率與材料尺度及工作條件之間的關(guān)系和CO2分子在納米材料中的吸附“擴(kuò)散”機(jī)理，為工業(yè)制氫工藝的應(yīng)用提供必要的理論基礎(chǔ)和可靠的技術(shù)參數(shù)，對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

2.環(huán)境催化

開展有害氣體催化凈化和臭氧消耗物種（ODS）替代品合成催化劑等催化劑的制備、表征和反應(yīng)機(jī)理研究。通過對金屬負(fù)載在CeO2上的鈰基催化劑進(jìn)行了密度泛函理論研究，系統(tǒng)闡述了鈰基催化劑上分子氧、表面氧、過氧、超氧等氧物種及氧空位對催化氧化的作用。

3.無機(jī)納米催化材料

致力于無機(jī)納米催化材料的新制備方法研究、催化劑微結(jié)構(gòu)分析以及納米材料的光催化與電催化應(yīng)用研究。提出了碳納米管的生長機(jī)理以及催化劑相轉(zhuǎn)變誘導(dǎo)碳納米管填充的新理論，首次發(fā)現(xiàn)了具有超晶格結(jié)構(gòu)的硫化鋅/氧化鋅異質(zhì)結(jié)納米線和具有氧化鋅3倍周期長程有序的硫化鋅/氧化鋅雙軸型異質(zhì)結(jié),揭示了其依賴于溫度的可控生長過程。

二、實驗室開展的部分應(yīng)用開發(fā)

1.ODS替代品催化劑

在應(yīng)用研究方面，結(jié)合浙江省氟化工發(fā)展的需要和開發(fā)HFCs合成技術(shù)重要性。成立了浙江師范大學(xué)－巨化集團(tuán)ODS替代品催化劑聯(lián)合研發(fā)中心，建立了浙江師范大學(xué)－巨化集團(tuán)研究生創(chuàng)新基地。實驗室與巨化集團(tuán)公司先后開展了HFC-134a催化劑、氟乙烯（VF）合成催化劑、CFC-115加氫脫氯生產(chǎn)ODS替代品HFC-125催化劑、CFC-12加氫脫氯生產(chǎn)HFC-32催化劑等10個項目的合作研究。特別是校企聯(lián)合申請的“氣相法生產(chǎn)HFC-134a新型催化劑研制”項目列為浙江省2007年第二批重大科技專項和優(yōu)先主題項目計劃。聯(lián)合開發(fā)氣相氟化催化劑和新型氟化反應(yīng)器等核心技術(shù)，以徹底擺脫對國外技術(shù)的依賴。目前該技術(shù)已成功應(yīng)用于年產(chǎn)2萬噸的生產(chǎn)裝置，運行穩(wěn)定。該項目獲得2009年巨化集團(tuán)公司科技進(jìn)步一等獎和2010浙江省科學(xué)技術(shù)獎三等獎。

2.工業(yè)有機(jī)廢氣（VOCs）凈化處理催化劑

實驗室在有機(jī)廢氣（VOCs）凈化催化劑基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上，針對工業(yè)有機(jī)廢氣的復(fù)雜性，研發(fā)了多種高性能的有機(jī)廢氣凈化催化劑。能滿足漆包線、涂裝、金屬印刷等各類復(fù)雜環(huán)境下的有機(jī)廢氣的凈化和脫臭。目前正在開發(fā)含氯有機(jī)廢氣的高效凈化催化劑。

3.柴油機(jī)煙煤凈化技術(shù)

柴油機(jī)憑借其循環(huán)熱效率高、燃油經(jīng)濟(jì)性好、CO2排放量低和使用壽命長等優(yōu)點逐漸被以柴油機(jī)為動力的客車與卡車所普遍接受，但是其排放煙煤（soot）的量約為汽油機(jī)的30～80倍，是重要的環(huán)境污染源。此技術(shù)利用催化過濾器，在柴油機(jī)排氣管中原位燃燒煙煤顆粒，達(dá)到控制由排放煙煤所引起的環(huán)境污染。在排氣管低硫氧化物（SOx<20ppm）濃度下，該催化過濾器有較長的使用壽命（相當(dāng)于行駛20萬公里）。