【正文】 保護(hù)劑存在條件下金屬納米顆粒穩(wěn)定性和催化活性的差異，闡明特定形貌和尺寸的金屬納米顆粒與保護(hù)劑相互作用的本質(zhì)和規(guī)律； (2) 針對(duì)液相 FT 合成原創(chuàng) 技術(shù) 工業(yè)化應(yīng) 用對(duì)納米粒子在高壓流動(dòng)體系中穩(wěn)定性的要求，考察可溶性金屬納米粒子在高壓流動(dòng)體系下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，研究溶劑在流動(dòng)體系下的相行為，設(shè)計(jì)新型納米粒子保護(hù)劑，提高納米粒子的催化活性和穩(wěn)定性； (3) 采用納米復(fù)合和空間（零維、一維、二維、特殊孔道）限域等方法，定向合成具有特定尺寸、形貌和組分的納米催化劑，研究納米復(fù)合催化劑的制備以及在限域環(huán)境中的組裝方法；研究合成氣在納米限域催化劑上的轉(zhuǎn)化特性、反應(yīng)機(jī)理，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液相 FT 合成原創(chuàng)技術(shù)。這些問(wèn)題的解決，將有助于開(kāi)發(fā)新的甲醇定向轉(zhuǎn)化催化劑與工藝過(guò)程，對(duì)甲醇產(chǎn)業(yè)鏈的延伸具有重要意義。中科院蘭州化物所成功地完成了離子液體催化合成三聚甲醛的千噸級(jí)中試。因此，本項(xiàng)目的另一重心就是研究甲醇定向轉(zhuǎn)化為汽油和不同化學(xué)品過(guò)程中的一些共性基礎(chǔ)問(wèn)題，為甲醇產(chǎn)業(yè)鏈延伸提供科學(xué)基礎(chǔ)。 項(xiàng)目名稱(chēng)： 褐煤潔凈高效轉(zhuǎn)化的催化與化學(xué)工程基礎(chǔ) 首席科學(xué)家： 王建國(guó) 中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 起止年限： 至 依托部門(mén)： 中國(guó)科學(xué)院 二、預(yù)期目標(biāo) 總體目標(biāo)： 通過(guò)對(duì)褐煤潔凈高效轉(zhuǎn)化過(guò)程中所涉及的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的研究，豐富褐煤優(yōu)化利用的化學(xué)基礎(chǔ)理論，開(kāi)發(fā)褐煤分級(jí)液化新過(guò)程，發(fā)展甲醇定向、可控轉(zhuǎn)化為液體燃料和化學(xué)品過(guò)程中催化劑的設(shè)計(jì)與制備新方法，并通過(guò)上述技術(shù)的集成優(yōu)化，突破褐煤大規(guī)模高效利用的技術(shù)瓶頸，同時(shí)為煤轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的 CO2 的轉(zhuǎn)化利用提供解決方案。 總之，本項(xiàng)目的學(xué)術(shù)思想就是利用褐煤獨(dú)特的物化性質(zhì)，通過(guò)分級(jí)轉(zhuǎn)化和系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用，將褐煤潔凈高效轉(zhuǎn)化為液體燃料和化學(xué)品。本項(xiàng)目在此基礎(chǔ)上，提出采用功能化離子液體催化合成清潔柴油調(diào)和組分 DMM38的新工藝 路線。 課題 4：甲醇制清潔柴油調(diào)和組分的催化與工藝基礎(chǔ) 在前期工作基礎(chǔ)上，研究功能化離子液體的結(jié)構(gòu)性能設(shè)計(jì)與大規(guī)模制備方法，以及功能化離子液體催化甲醇與三聚甲醛合成清潔柴油調(diào)和組分 DMM38過(guò)程中的催化作用機(jī)理、傳熱機(jī)制和相變效應(yīng)，開(kāi)辟甲醇轉(zhuǎn)化的新技術(shù)途徑。 承擔(dān) 單位 ： 北京大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 寇 元 主要學(xué)術(shù)骨干 ：馬 丁，李子 臣，馬 駿 經(jīng)費(fèi)比例： 16% 課題 3：甲醇制烴類(lèi)選擇性調(diào)控的催化基礎(chǔ) 預(yù)期目標(biāo)： 深入認(rèn)識(shí)甲醇在分子篩孔道中吸附和活化的活性物種結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變機(jī)制及其對(duì)反應(yīng)路徑和失活行為的影響規(guī)律，探討影響產(chǎn)物選擇性的關(guān)鍵因素，揭示影響催化劑水熱穩(wěn)定性和催化穩(wěn)定性的本質(zhì)原因，在關(guān)聯(lián)催化劑構(gòu)效關(guān)系和闡明催化作用機(jī)理的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)和研制新型高效催化劑；發(fā)展新型微纖結(jié)構(gòu)催化填料技術(shù)，揭示其流體力學(xué)和流動(dòng)傳遞規(guī)律，實(shí)現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化制烴類(lèi)的選擇性調(diào)控和過(guò)程強(qiáng)化，為甲醇定向催化轉(zhuǎn)化過(guò)程規(guī)模化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 承擔(dān) 單位 ： 中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所，北京大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 王建國(guó) 主要學(xué)術(shù)骨干： 焦海軍，霍春芳，郝 栩，蔣 鴻 經(jīng)費(fèi)比例： % 5. 可行性分析 本項(xiàng)目在學(xué)術(shù)思路、研究隊(duì)伍、以及工作積累等方面具有如下優(yōu)勢(shì)，有能力和信心完成好項(xiàng)目研究工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)： (1) 本項(xiàng)目的學(xué)術(shù)思路是基于褐煤煤化程度低、加氫活性高的特征，提出分級(jí)液化的方案，而合成氣轉(zhuǎn)化涉及的基本過(guò)程單元大多已經(jīng)有較好的研究基礎(chǔ)，部分已進(jìn)入工業(yè)示范階段。 確定 適合于 褐煤分級(jí)液化的溶劑油；揭示溶劑油存在條件下褐煤的催化加氫反應(yīng)機(jī)制，優(yōu)化催化劑及加氫工藝條件；揭示影響 FT 合成、甲醇定向轉(zhuǎn)化和 CO2 甲烷重整催化性能的關(guān)鍵因素； 闡明 FT 合成反應(yīng)中 ―助劑–催化劑結(jié)構(gòu) –催化性能 ‖間的內(nèi)在關(guān)系。 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 五 年 計(jì)算褐煤分級(jí)液化和 FT 合成中各個(gè)工藝流程單元的物料和能量供需， 進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和過(guò)程強(qiáng)化，完善褐煤分級(jí)液化中試裝置，并完成 1–2個(gè)不同褐煤的分級(jí)液化中試實(shí)驗(yàn)；在前面研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn) C1 定向轉(zhuǎn)化催化劑的制備方法，優(yōu)化反應(yīng)條件， 完善催化劑 表征和模擬計(jì)算數(shù)據(jù)； 對(duì)反應(yīng)工藝進(jìn)行流程和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化； 撰寫(xiě)項(xiàng)目研究報(bào)告，做好驗(yàn)收準(zhǔn)備 。 3. 系統(tǒng)集成與優(yōu)化的化學(xué)工程基礎(chǔ) (1) 褐煤部分加氫程度與油品性質(zhì)和殘?jiān)鼩饣匦缘膬?nèi)在關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)部分加氫液化與氣化過(guò)程的最佳匹配提供依據(jù)； (2) 部分加氫、殘?jiān)鼩饣?FT 合成、甲醇轉(zhuǎn)化各關(guān)鍵 轉(zhuǎn)化單元的物料與能量匹配關(guān)系及其傳熱、傳質(zhì)規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)中能量的梯級(jí)利用和 CO2循環(huán)利用提供指導(dǎo)。 建立 水稻、小麥、玉米 候選 骨干親本 選育以及 最佳親本組配的分子設(shè)計(jì)模型 ；提 出綜合評(píng)估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法，指導(dǎo)并提高親本組配和育種效率。由我國(guó)科學(xué)家完成有關(guān)的基礎(chǔ)研究，具有明顯的原始創(chuàng)新特色。 （ 3）技術(shù)路線保障： 本項(xiàng)目所采用的技術(shù)路線充分反映了本學(xué)科領(lǐng)域的研究特色和前沿研究趨勢(shì)，具有雄厚的研究基礎(chǔ)，又體現(xiàn)了研究思路的創(chuàng)新，能夠保障獲得原 始創(chuàng)新性成果。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據(jù)不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構(gòu)成特點(diǎn)， 結(jié)合骨干親本 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 以及 重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因變異類(lèi)型及其不同組合方式的遺傳效應(yīng)，篩選、創(chuàng)制對(duì)未來(lái) 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生產(chǎn)具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本， 并通過(guò)育種實(shí)踐 予以驗(yàn)證 。 第二年度： 研究?jī)?nèi)容： 骨干親本 關(guān)鍵基因組區(qū)段 構(gòu) 成的 解析與演變趨勢(shì) 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料， 開(kāi)展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 系統(tǒng)研究不同時(shí)期骨干親本中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構(gòu)成及其組合方式，闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢(shì)，構(gòu)建骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜。 提出利用骨干親本基因型數(shù)據(jù)和表型數(shù)據(jù)開(kāi)展 水稻、小麥、玉米 候選 骨干親本 選育以及 最佳親本組配的 算法 ；提出綜合評(píng)估候選骨干親本和改 良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法， 并付諸實(shí)踐 。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據(jù)不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構(gòu)成特點(diǎn)， 結(jié)合骨干親本 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 以及 重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因變異類(lèi)型及其不同組合方式的遺傳效應(yīng)和 分子設(shè)計(jì)模型，篩選、創(chuàng)制對(duì)未來(lái) 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生產(chǎn)具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本， 并通過(guò)育種實(shí)踐 予以驗(yàn)證 。 第四年度： 研究?jī)?nèi)容： 骨干親本 關(guān)鍵基因組區(qū)段 構(gòu) 成的 解析與演變趨勢(shì) 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料，采用表型組學(xué) 、遺傳學(xué) 和基因組學(xué)等分析技術(shù)，研究不同時(shí)期骨干親本中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構(gòu)成及其組合方式， 初步 闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢(shì)，構(gòu)建骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜，為基于全基因組分子設(shè)計(jì)育種提供依據(jù)。 建立 水稻、小麥、玉米 候選 骨干親本 選育以及 最佳親本組配的分子設(shè)計(jì)模型 ；提出綜合評(píng)估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法， 并付諸實(shí)踐 。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據(jù)不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構(gòu)成特點(diǎn)， 結(jié)合骨干親本 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 以及 重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因變異類(lèi)型及其不同組合方式的遺傳效應(yīng)和 分子設(shè)計(jì)模型，篩選、創(chuàng)制對(duì)未來(lái) 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生 產(chǎn)具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本， 并通過(guò)育種實(shí)踐 予以驗(yàn)證 ， 為創(chuàng)立骨干親本育種理論奠定基礎(chǔ)。 一、研究?jī)?nèi)容 骨干親本 關(guān)鍵基因組區(qū)段 構(gòu) 成的 解析與演變趨勢(shì) 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料，采用表型組學(xué) 、遺傳學(xué) 和基因組學(xué)等分析技術(shù)，系統(tǒng)研究不同時(shí)期骨干親本中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構(gòu)成及其組合方式，闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢(shì) ，構(gòu)建骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜，為基于全基因組分子設(shè)計(jì)育種提供依據(jù)。 一般配合力對(duì)骨干親本形成的作用及其遺傳基礎(chǔ) 以骨干親本與典型非骨干親本構(gòu)建的測(cè)交群體或完全雙列雜交群體為材料，利用分子標(biāo)記、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等技術(shù)，以穗粒數(shù)、粒重等產(chǎn)量性狀形成為主體，定位與產(chǎn)量相關(guān)性狀一般配合力密切相關(guān)的基因組區(qū)段，研究相關(guān)產(chǎn)量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律，探討一般配合力對(duì)骨干親本形成的作用以及骨干親本能夠衍生出大量主栽品種的遺傳學(xué)基礎(chǔ)；闡明 控制 一般配合力基因組區(qū)段與骨干親本的基礎(chǔ)遺傳 圖譜的關(guān)系。 闡明 水稻、小麥、玉米 骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜的遺傳與 育種 效應(yīng)； 分析重要基因 和基因序列變異 5~6 個(gè)， 闡明 2~3 個(gè) 基因 /等位基因的功能 ； 發(fā)掘?qū)?shí)現(xiàn) 水稻、小麥、玉米 未來(lái)育種目標(biāo)具有重要價(jià)值的 關(guān)鍵 基因組 區(qū)段 /基因簇 /基因各 2~3 個(gè) 。 培養(yǎng)博士研究生 7～ 9 名，碩士研究生 12～ 14 名。 一般配合力對(duì)骨干親本形成的作用及其遺傳基礎(chǔ) 以骨干親本與典型非骨干親本構(gòu)建的測(cè)交群體或完全雙列雜交群體為 材料，開(kāi)展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 定位與產(chǎn)量相關(guān)性狀一般配合力密切相關(guān)的基因組區(qū)段，研究相關(guān)產(chǎn)量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律。 分析重要基因 和基因序列變異 3~4 個(gè)， 闡明 1~2 個(gè) 基因 /等位基因的功能。 培養(yǎng)博士研究生 5～ 7 名，碩士研究生 8～ 10 名。 一般配合力對(duì)骨干親本形成的作用及其遺傳基礎(chǔ) 以骨干親本與典型非骨干親本構(gòu)建的測(cè)交群體或完全雙列雜交群體為材料，開(kāi)展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 定位與產(chǎn)量相關(guān)性狀一般配合力密切相關(guān)的基因組區(qū)段，研究相關(guān)產(chǎn)量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律。 分析重要基因 和基因序列變異 2~3 個(gè) 。 （ 5）條件保障： 骨干親本研究涉及到很多高技術(shù)的手段，要求有較先進(jìn)的儀器設(shè)備、大田和溫室設(shè)施。本項(xiàng)目通過(guò)解析骨干親本形成與利用規(guī)律，將豐富和完善農(nóng)作物品種高效改良理論，架起從育種材料 /種質(zhì)資源有效利用到作物高效育種的橋梁。 培養(yǎng)博士研究生 30～ 40 名，碩士研究生 50～ 60 名。 3. 系統(tǒng)集成與優(yōu)化的化學(xué)工程基礎(chǔ) (1) 褐煤分級(jí)液化中各關(guān)鍵轉(zhuǎn)化單元，包括脫水、部分加氫和高溫漿態(tài)床FT 合成等過(guò)程中的傳熱傳質(zhì)特性和反應(yīng)工程基礎(chǔ)，物料與能量匹配關(guān)系； (2) 采用計(jì)算與過(guò)程模擬方法，對(duì) 褐煤分級(jí)液化各關(guān)鍵單元的物流、能量供需進(jìn)行分析，通過(guò) 系統(tǒng)集成與優(yōu)化 完善分級(jí)轉(zhuǎn)化 工藝路線，實(shí)現(xiàn)褐煤資源的潔凈轉(zhuǎn)化與能量的梯級(jí)利用 。 發(fā)表論文 40–50 篇，申請(qǐng)專(zhuān)利 3–5 件。 年度 研究?jī)?nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 三 年 褐煤部分加氫后含碳?xì)堅(jiān)奈锘再|(zhì)及氣化特性與加氫程度的關(guān)系 ；部分加氫油品與 FT 合成油品的調(diào)配； 1 萬(wàn)噸 /年褐煤分級(jí)液化中試裝置的系統(tǒng)配置和初步調(diào)試； C1定向催化轉(zhuǎn)化過(guò)程中反應(yīng)物的吸附、活性中間體結(jié)構(gòu)的形成及其演變規(guī)律，催化劑活性組分的變遷規(guī)律和催化劑的積碳行為；功能離子液體催化各類(lèi)醇醛縮合反應(yīng)的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)。因此，總體學(xué)術(shù)路線可行，技術(shù)途徑暢通； (2) 承擔(dān)單位均為國(guó)內(nèi)綜合研究實(shí)力較強(qiáng)的中科院研究所或高等院校，研究手段齊全，具有各種微觀結(jié)構(gòu)表征和性能