沈阳航空航天大学成果推介（第二十四期）

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钒掺杂氮化碳光催化剂高效快速脱色技术

成果单位：沈阳航空航天大学

所在单位：能源与环境学院

成果基本情况：

光催化降解是一种零能耗、无污染、快速高效的染料废水和抗生素废水处理方法。光利用率、光生电子—空穴复合速度、光催化能力是光催化剂研发领域的三大热点问题。二氧化钛基光催化剂是主流的市售工业用废水处理光催化剂， 但其可见光利用率低。 近年来，氮化碳具有可见光响应优势，其因带隙可调、化学性质稳定、价格低廉易制备被广泛应用于光催化降解废水中有机污染物、废气中氮氧化物等诸多领域。然而，纯相氮化碳只能利用 460nm 以下的可见光，且带隙约为 2.7eV，比表面积小、光吸收能力差，尚不能满足废水处理领域的工程要求。目前，孔隙结构调制、元素掺杂、异质结构建是增强氮化碳基材料光催化性能的主要方法。在氮化碳基光催化材料制备方面，传统的焙烧和水热合成都需使用种类繁多的无机盐和有机化合物作为前驱体，合成步骤多，不利用工业化生产的推广使用。

主要技术指标：

钒掺杂氮化碳光催化剂具有宽的的光谱吸收范围、窄带隙、高效的光催化降解能力，实现了对低浓度（C0=10mg/L-20mg/L）染料废水于 5 分钟内降解率≥98%，对高浓度（C0=50mg/L-80mg/L）染料废水于 40 分钟内降解率≥90%。

市场需求及经济效益分析：

光催化剂具有反应条件温和、零能耗、可降解绝大多数有机物、环境友好的诸多优点，在水处理领域具有良好的利用前景。市售纳米二氧化钛基光催化剂价格约为 3000 元/kg ，其对 10mg/L-20mg/L 低浓度染料废水在 60-90 分钟内降解率可达 90%。本研发产品对染料废水的光催化降解时间短、效率高，具有良好的市场应用前景。

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纳米矿物微球吸附剂的绿色制备技术

成果单位：沈阳航空航天大学

所在单位：能源与环境学院

成果基本情况：

吸附技术因其成本低廉、操作便捷及污染物高效去除等特性被认为是废水中重金属和有机污染物同步治理的首选，其核心技术是新型功能性吸附材料的研发。作为层状硅酸盐粘土矿物，膨润土因离子交换量高、比表面积大、修饰可塑性强和价格低廉等特点，被认为是可替代活性炭的良好吸附介质，但有限的层间域限制了其对有机污染物的吸附容量。壳聚糖具有成本低、无毒、可生物降解和独特的聚阳离子结构等特性，是阴离子有机污染物和电负性重金属络合物的天然吸附剂及其骨架支撑材料，但其稳定性受 pH 影响大，在水体中不易回收。基于层状硅酸盐粘土矿物和壳聚糖的优异吸附性能，采用基于电位诱导的逐层组装方法制备核壳结构纳米矿物微球吸附剂，优化关键工艺参数，建立了绿色环保的普适性制备工艺路线。纳米矿物微球吸附剂可应用于化工废水、制药废水、电镀废水的脱色、重金属去除等领域。

主要技术指标：

在纳米矿物微球吸附剂投放量 1g/L、亚甲基蓝和铅离子浓度为 300mg/L、反应时间 120分钟内，微球吸附剂对亚甲基蓝和铅离子的同步去除率已达 90%，吸附反应在 pH 值 2-8之间具有良好的抗酸碱缓冲能力。在废水溶液 pH=6 时，纳米矿物微球吸附剂对亚甲基蓝吸附量高达 450mg/g ，Pb2+ 吸附量≥880mg/g。

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偏置转动棒式垃圾破袋分选压缩一体运输车技术

成果单位：沈阳航空航天大学

所在单位：能源与环境学院

成果基本情况：

本成果采用偏置转动棒对垃圾进行破袋处理， 有效解决袋装垃圾破碎中柔性垃圾缠轴问题；采用打击棒对垃圾进行二次破碎后进行螺旋搅拌并实现液压模式压缩垃圾，增大垃圾压实密度；设置两处液体收集箱，减少后续处理工序含水率，提高成型垃圾热利用率并减少二次污染。项目已经申请国家发明专利和实用新型专利，对比当前国内垃圾压缩车，只是将垃圾进行堆积式压缩，未能实现有效成型压缩，造成垃圾车清运量小，效率低的问题。

主要技术指标：

该系统的设计，完全满足当前节能减排的环境效益要求， 一方面采用液压压缩模式成型垃圾，后续处理可以采用焚烧工艺可使含水率由 50%降低至30%以下，若采用填埋模式可极大实现垃圾减容， 延长填埋场使用寿命；另一方面系统工作时及时回收产生液体，实现“单独回收，单独处理”，减少渗滤液的容量实现环境污染减排效果；同时整个工艺处理生活垃圾也是节能减排的重要体现。

成果（技术）获得资质：

取得的获奖、鉴定、专利情况等介绍。

1． 申请发明专利 1 项。

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一种基于水相循环有效提高生物油有效氢碳比的方法

成果单位：沈阳航空航天大学

所在单位：能源与环境学院

成果基本情况：

该成果涉及一种基于水相循环的生物油改性提质节能技术，旨在对生物质水热液化过程中的副产物-生物油水相加以循环利用。通过对生物油在生物油水相中进行重整提质， 达到降低生物油氧含量，提高生物油热值的目的，同时在降低水相污染物的排放及减少液化过程水资源的消耗等方面实现节能减排。该技术已经在实验室条件下取得较好节能减排效果。

主要技术指标：

调节生物油水相提质过程的反应温度、反应时间和水相浓度，以生物油有效氢碳比为主要评价指标， 通过对实验参数的优化分析表明，反应温度为 356 ℃, 反应时间为 37 min,水相浓度为 19 mL/g （生物油）时，生物油的有效氢碳比可以达到 1.10；实验数据可到达1.09；生物油的氧含量由 25%降低到 9%；生物油的热值由 28.3 MJ/kg 提高到 37.5 MJ/kg。

成果（技术）获得资质：

取得的获奖、鉴定、专利情况等介绍。

1． 目前发表中科院 SCI Ⅰ 区论文 1 篇，授权澳大利亚国际专利 1 件。

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不同烧结温度下 NiO 对二氧化铈基固体电解质材料晶界导电性能和燃料电池电化学性能的影响

成果单位：沈阳航空航天大学

所在单位：理学院

成果基本情况：

该项目成功制备出了新型过渡金属氧化物复合电解质材料 GDC-NiO，考察了不同烧结温度和不同复合比例的 NiO 对电解质样品的微观结构和电学性能的影响。

主要技术指标：

NiO 使复合电解质晶粒尺寸相对于 GDC 非线性增加,晶界区域非线性减少，初步显示了NiO 对 GDC 晶界的调控作用。单电池输出特性显示这两种复合电解质的单电池输出特性相比 GDC 的单电池输出特性有明显的提高。

市场需求及经济效益分析：

通过对晶体结构、晶粒尺寸和导电性能、输运性质间的关系的研究，对这种电解质材料性能的提高作出了有指导意义的理论解释，为实现 SOFC 的广泛实用化做出贡献。

成果（技术）图片展示：

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