【項目精選】370期：化學化工技術項目推薦（一）
項目一：四取代碳手性中心的構建
項目簡介：
項目的特色在于，完成人將理論計算與合成有機化學高效地結合在一起，最終實現(xiàn)高效率、高選擇性四取代碳手性中心的構建。課題完成人經(jīng)過合作研究，發(fā)展了一系列構建四取代碳手性中心的方法，并使用理論計算找出影響反應選擇性的因素，通過進一步設計，實現(xiàn)理論計算指導的高效有機合成。最終，將自主研發(fā)的合成策略應用于一系列天然有機物分子的人工合成。主要取得的科學發(fā)現(xiàn)點如下：
1.基于理論計算的過渡金屬催化構建四取代碳中心
（1）設計并實現(xiàn)了一種基于銠催化的卡賓前體與芳香酮羰基α-季銨鹽偶聯(lián)制備季碳中心的方法?；谠咏?jīng)濟性和綠色化學的考慮，完成人設計了一個內(nèi)部氧化還原中性的底物——芳香酮羰基α-季銨鹽。親核試劑與親電試劑部分共同連接到在線生成的卡賓實現(xiàn)氧化還原守恒從而構建兩個新碳-碳鍵，進而實現(xiàn)季碳合成。
（2）完成人通過底物誘導Pauson-Khand反應高選擇性手性可控的構建手性季碳。成人通過理論計算研究了一系列不同結構烯基炔基環(huán)己烷衍生物的反應活性，通過實驗證明對反應活性順序的理論預測，并將此項設計應用于天然產(chǎn)物全合成中。
（3）完成人提出了一種通過金催化串聯(lián)頻哪醇類型重排反應構建橋頭烷氧基叔碳的新方法。
2.基于理論計算的小分子催化構建四取代碳中心通過膦參與聯(lián)烯活化可以獲得高活性的烯基鏻中間體，使用三取代碳親核試劑，則通過對烯基鏻親電進攻則可直接構建四取代碳結構。完成人對膦催化劑進行設計，使用手性氨基酸殘基與膦結合，得到一系列手性膦-肽催化劑，并應用于聯(lián)烯偶聯(lián)中，進而實現(xiàn)四取代碳的構建。
3.天然產(chǎn)物和藥物活性分子中的手性四取代碳構建
（1）完成人在對包含橋頭季碳的多環(huán)天然產(chǎn)物Retigeranic Acid A的全合成研究中，通過理論計算對季碳手性生成的研究大幅度提升了合成效率。
（2）完成人在Cortistatins A以及Farnesiferol C的全合成中，使用到了之前發(fā)展的金催化串聯(lián)反應，通過頻哪醇類型重排反應誘導構建選擇性地構建了橋頭烷氧基叔碳手性中心。
（3）在理論計算化學的引導下，提出了一種銠催化[3+2]環(huán)化反應，能夠直接構建具有兩個橋頭季碳的雙環(huán)[3.3.0]骨架，并將此反應應用于天然產(chǎn)物靈芝醇的全合成中。
項目二、高性能有機染料及重金屬離子吸附劑
項目簡介：
利于鎳基層狀雙氫氧化物LDH納米材料比表面積大、層間陰離子可以交換的特點，先后研發(fā)了NiFe系、 NiCo系、CoFe系LDH吸附劑，實現(xiàn)了對有機染料亞甲基橙色MO、重金屬離子Cr6+、As3+的吸附，可用于環(huán)保行業(yè)對處理污水及重金屬離子污染。成果先后發(fā)表于Chemosphere 152 (2016) 415-422、Microporous Mesoporous Mater. 234 (2016) 230-238、Colloids and Surfaces A 529 (2017) 907–915、Environ. Eng. Sci. 2018,35(4):373-381對有機染料MO的處理能力：NiFe-NO3-LDH 205.78 ；NiFe-Cl-LDH為 769.23 mg/g；NiCo-LDH為497 mg/g；CoFe-NO3-LDH 1,206mg/g。
項目三、高性能燃料電池鉑基催化劑
項目簡介：
燃料電池具有能量轉換效率高和環(huán)境友好等優(yōu)點，是電動汽車的理想動力源。但要實現(xiàn)燃料電池電動汽車的商業(yè)化，必須首先解決燃料電池催化劑的短壽命和高成本問題。本成果針對燃料電池催化劑長時間運行過程中因碳載體腐蝕、Pt溶解、遷移團聚長大及Pt中毒等原因而逐漸退化的技術難題，發(fā)展了多種提高燃料電池催化劑穩(wěn)定性和活性的新方法、新技術，研制出了一系列低成本、高性能、長壽命燃料電池催化劑。目前，該項目已經(jīng)具有完全自主知識產(chǎn)權，所開發(fā)的燃料電池催化劑已經(jīng)完全能夠滿足動力電池的性能要求，屬于國際一流國內(nèi)領軍的高科技技術。
項目四、提高金屬零件上耐蝕性能的高溫錳系磷化技術
項目簡介：
磷化技術可在金屬表面形成一層化學轉化膜，提高起耐蝕性能。但工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，對于鉻、鎳含量較高的合金鋼，磷化處理較難實現(xiàn)。該項目針對30CrMnMoTiA、30CrNi3A、25Cr2Ni4WA和Ni19Co9Mo5 四種含鉻、鎳合金鋼難磷化及磷化膜耐蝕性能低的實際生產(chǎn)難題，深入研究磷化膜的形成過程和磷化機理，探討含鉻、鎳合金鋼難磷化的內(nèi)在原因；通過工藝優(yōu)化，開發(fā)出了解決上面4種合金難磷化問題的高溫錳系黑色磷化新技術，開發(fā)了新工藝，應用于某廠，建成了年處理各類零件1200萬件的磷化生產(chǎn)線一條，使廢品率由原來的8~10%降低為現(xiàn)在的0.5%以內(nèi)。每年產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益近600萬元，節(jié)約成本150萬元。
產(chǎn)業(yè)化實施條件：需要廠家有表面處理方面的場地、設備和人才的基礎。預算：取決于需要處理的零件的大小和數(shù)量，初期投入較小，約50-200萬。
項目五、輕合金上耐磨涂層的硬質陽極氧化技術
項目簡介：
硬質陽極氧化技術可以在鋁合金表面上形成Al2O3陶瓷層，提高零件的耐磨和耐蝕性能，而Al2O3陶瓷層的厚度、致密度、孔徑等決定著耐磨耐蝕性能的好壞。
本項目針對實際生產(chǎn)中存在的鋁合金機匣變色、耐磨性不夠高等困擾企業(yè)多年的技術難題，經(jīng)過工藝改進和優(yōu)化，開發(fā)出了納米尺度陽極氧化新技術，解決了鋁合金機匣變色的技術難題。近5年來，采用納米陽極氧化新技術處理的鋁合金機匣40余萬件，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益1200萬元，每年節(jié)約成本200萬元。同時，在節(jié)能排放方面產(chǎn)生了巨大的社會效益。
項目六、攪拌反應器混沌混合強化技術及應用
項目簡介：
針對化工攪拌反應器內(nèi)流體混合存在的能耗高、效率低及放大難等問題，團隊通過過程強化理論和非線性動力學原理的創(chuàng)新與應用，并與工藝創(chuàng)新和裝備創(chuàng)新相結合，實現(xiàn)了攪拌反應器放大新技術。
同時，還發(fā)現(xiàn)了混沌混合調控流場結構以及強化高粘度流體混沌混合過程的規(guī)律；研發(fā)出剛柔組合槳和高粘度流體混沌混合技術；研發(fā)出多相流攪拌強化技術；研發(fā)了電機換向耦合剛柔組合槳強化技術等新技術。相關技術已在重慶、廣西、四川等地得到了應用和推廣，并與企業(yè)合作形成了“攪拌反應器混沌混合強化技術及應用”科技成果，通過專家鑒定，項目技術總體達到國際先進水平，其中在剛柔組合攪拌槳及流體混沌混合強化技術的工業(yè)應用方面處于國際領先水平。項目自2009年以來，申請國家發(fā)明專利9項（已獲授權4項），發(fā)表學術論文34篇，出版專著1部，軟件著作權1項，國際發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎·項目獎金獎1項。
