【正文】 ，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)。 第 二 年 褐煤與供氫溶劑的部分加氫性能，供氫溶劑中各組分間的相互作用，以及富氫油品的形成機(jī)理；研發(fā)與具體過(guò)程相適應(yīng)的高活性褐煤加氫催化劑；催化劑結(jié)構(gòu)、組成、 形貌和表面性質(zhì)等對(duì) FT 合成、甲醇定向轉(zhuǎn)化和 CO2 甲烷重整催化性能的影響規(guī)律； 助劑與催化劑活性物相之間的相互作用及其對(duì) FT 合成鐵基催化劑微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性能的影響。這就需要 深入認(rèn)識(shí)功能化 離子液體催化劑與反應(yīng)物間的相互作用機(jī)制、反應(yīng)過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu)及反應(yīng)機(jī)理，以揭示影響反應(yīng)活性、選擇性和穩(wěn)定性的本質(zhì)。 （ 3） 將骨干親本的內(nèi)涵由經(jīng)驗(yàn)升華為科學(xué)規(guī)律和理論，建立圍繞農(nóng)作物骨干親本的親本選配理論與技術(shù)體系 項(xiàng)目特色 （ 1） 農(nóng)作物骨干親本的概念是由我國(guó)科學(xué)家率先提出的，并得到了國(guó)際同行的普遍認(rèn)同，而且近年來(lái)成為作物育種基礎(chǔ)理論研究的主攻方向之一。 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì) 采用 計(jì)算機(jī)模擬 技術(shù) ，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對(duì)株型、產(chǎn)量三要素等目標(biāo)性狀 的 遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)， 研究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 算法和發(fā)展 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。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基因型數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)的表型數(shù)據(jù) 。 發(fā)表 SCI 論文 8～ 10 篇 ；申請(qǐng)專(zhuān)利 2 項(xiàng)。 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì) 在解析骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜和一般配合力遺傳的 基礎(chǔ)上，輔助以計(jì)算機(jī)模擬，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對(duì)株型、產(chǎn)量三要素等目標(biāo)性狀 的 遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)，建立候選 骨干親本 選育以及 最佳親本組配的分子設(shè)計(jì)模型， 完善 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。 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì) 在解析骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜和一般配合力遺傳的基 礎(chǔ)上，輔助以計(jì)算機(jī)模擬，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對(duì)株型、產(chǎn)量三要素等目標(biāo)性狀 的 遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)，建立候選 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。 發(fā)表 SCI 論文 13～ 15 篇；申請(qǐng)專(zhuān)利 2 項(xiàng)。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基因型數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)的表型數(shù)據(jù) 。 候選 骨干親本的分子設(shè)計(jì) 采用 計(jì)算機(jī)模擬 技術(shù) ，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對(duì)株型、產(chǎn)量三要素等目標(biāo)性狀 的 遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)， 研究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 算法和發(fā)展 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。本項(xiàng)目的參加單位擁有 1 個(gè)國(guó)家重大科學(xué)工程， 7國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 1 個(gè)國(guó)家小麥改良中心和 7 個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，整合了骨干親本相關(guān)研究領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)單位和力量，擁有國(guó)內(nèi)一流的儀器設(shè)備和技術(shù)儲(chǔ)備，完全能夠滿足本項(xiàng)目研究的技術(shù)和設(shè)備需求。 發(fā)表 SCI 論文 50～ 60 篇（累計(jì)影響因子 150 以上）；申請(qǐng) 專(zhuān)利 9~10 項(xiàng)。 一、研究?jī)?nèi)容 從我國(guó)能源安全、資源結(jié)構(gòu)特征和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略來(lái)看， 以資源優(yōu) 化利用和節(jié)能減排為宗旨，分級(jí)液化技術(shù)為先導(dǎo)、定向催化轉(zhuǎn)化技術(shù)為核心、過(guò)程優(yōu)化與系統(tǒng)集成為手段， 是褐煤潔凈高效轉(zhuǎn)化的技術(shù)路線。承擔(dān)單位北京大學(xué)和清華大學(xué)在催化基礎(chǔ)理論和納米催化劑設(shè)計(jì)方面取得了國(guó)內(nèi)外矚目的成績(jī)，華東師范大學(xué)在催化劑顆粒設(shè)計(jì)、化工過(guò)程集成和強(qiáng)化等方面工作出色，中科院蘭州化學(xué)物理研究所長(zhǎng)期從事功能化離子液體的基礎(chǔ)理論和大規(guī)模應(yīng)用研究，具有相當(dāng)豐富的研究積累。同時(shí)，對(duì)褐煤分級(jí)轉(zhuǎn)化各關(guān)鍵過(guò)程的物流和能量進(jìn)行分析，為系統(tǒng)集成和過(guò)程強(qiáng)化提供解決方案。 FT合成油品與部分加氫液化得到的輕質(zhì)油品共處理（混兌）制備高品質(zhì)汽柴油和航空煤油；甲醇定向轉(zhuǎn)化制備汽油、二甲醚、芳烴、烯烴等化學(xué)品，或經(jīng)甲醛制備聚甲氧基二甲醚（ DMM38），用作清潔柴油調(diào)和組分。基于上述考慮，本項(xiàng)目提出將直接液化和間接液化有機(jī)結(jié)合，通過(guò)多聯(lián)產(chǎn)和系統(tǒng)強(qiáng)化提高褐煤轉(zhuǎn)化的能量利用效率，如圖 1 所示。 課題 2：合成氣高效轉(zhuǎn)化新催化體系研究 針對(duì) FT合成強(qiáng)放熱和熱力學(xué)上低溫有利的特點(diǎn)，研究新一代低溫水相 FT合成的關(guān)鍵技術(shù)和科學(xué)問(wèn)題，如高活性廉價(jià) Fe、 Co納米粒子催化劑的制備方法和穩(wěn)定性控制等。 承擔(dān) 單位 ： 中科院蘭州化學(xué)物理研究所 課題負(fù)責(zé)人： 夏春谷 主要學(xué)術(shù)骨干： 陳 靜，李 臻，孫 偉，宋河遠(yuǎn) 經(jīng)費(fèi)比例： 17% 課題 5：褐 煤 分級(jí) 轉(zhuǎn)化過(guò)程中 CO2的循環(huán)利用 預(yù)期 目標(biāo)： 針對(duì)褐煤分級(jí)轉(zhuǎn)化過(guò)程中副產(chǎn)的 CO2 和甲烷，研制出適合于 CO2 重整 甲烷制合成氣過(guò)程的高活性、高穩(wěn)定性的廉價(jià)催化劑 ； 闡明 Ni 基 催化劑的 金屬 /載體之間的相互作用、尺寸匹配效應(yīng)及界面 協(xié)同效應(yīng) 和積碳 /消碳自循環(huán)的關(guān)系， 揭示催化 劑的結(jié)構(gòu)和表面 /界面性質(zhì)對(duì)催化劑在 CO2 重整甲烷 反應(yīng)中穩(wěn)定性的影響規(guī)律； 發(fā)展耐高溫、抗燒結(jié)、抗積碳 Ni 基催化劑的制備方法， 為 高效 的CO2重整 甲烷制合成氣 催化工藝提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。 發(fā)表論文 50–70 篇，申請(qǐng)專(zhuān)利 4–6 件。 通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施 ，將進(jìn)一步強(qiáng)化我國(guó)在農(nóng)作物骨干親本基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究方面的原始創(chuàng)新，并通過(guò)創(chuàng)建圍繞農(nóng)作物骨干親本的新的育種理論與技術(shù)體系，以及創(chuàng)造的符合新時(shí)期育種目標(biāo)需求的候選骨干親本的應(yīng)用，繼續(xù)提高我國(guó)在雜交稻等作物育種領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位，最終為我國(guó)的糧食安全提供科學(xué)保障與技術(shù)和物質(zhì)支撐。 （四）取得重大突破的可行性分析 本項(xiàng)目將在以下 兩 個(gè)方面取 得重大突破： —— 闡明骨干親本與其它親本組配能夠衍生出眾多主栽品種的遺傳基礎(chǔ) ，將為創(chuàng)立骨干親本育種理論、提高育種效率、培育突破性新品種奠定基礎(chǔ)； —— 從基因組和基因兩個(gè)層次揭示水稻、玉米骨干親本一般配合力的分子基礎(chǔ)和調(diào)控機(jī)制，可以將作物一般配合力由統(tǒng)計(jì)學(xué)和育種學(xué)的概念提升到遺傳學(xué)概念 。 初步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 ； 初步 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。 第三年度： 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。 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)。 完善 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 ； 完善 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。 培養(yǎng)博士研究生 10～ 12 名，碩士研究生 14～ 16 名。 初步 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 3~4 個(gè)， 闡明 1~2 個(gè) 基因 /等位基因的功能。 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。 培養(yǎng)博士研究生 3～ 5 名，碩士研究生 6～ 8 名。（詳見(jiàn)工作基礎(chǔ)部分） 。 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 15~20 個(gè)， 闡明 5~8 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) 。 形成褐煤分級(jí)液化工藝軟件包，打通 1 萬(wàn)噸 /年褐煤分級(jí)液化中試流程， 提高整個(gè)系統(tǒng)的能量利用效率；深入認(rèn)識(shí)納米粒子 FT 合成、 甲醇定向 轉(zhuǎn)化和 CO2甲烷重整催化反應(yīng)機(jī)理，揭示催化劑的失活機(jī)制和再生行為，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)體系下費(fèi)托反應(yīng)的高效運(yùn)行和預(yù)測(cè)功能離子液體的宏觀性質(zhì) ，制備具有良好催化性能的甲醇選擇性制烴類(lèi)結(jié)構(gòu)催化劑 。 承擔(dān)單位： 清華大學(xué)，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 課題負(fù)責(zé)人： 賀德華 主要學(xué)術(shù)骨干： 魏 偉，郭向云，華瑞茂，王 峰，孫科強(qiáng) 經(jīng)費(fèi)比例： % 課題 6：褐 煤分級(jí) 轉(zhuǎn)化 若干關(guān)鍵過(guò)程的理論計(jì)算與模擬 預(yù)期目標(biāo)： 采用理論化學(xué)計(jì)算方法，闡明 FT 合成鐵基催化劑的 表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，助催化劑與活性組分的相互作用，對(duì)主催化劑活性位結(jié)構(gòu)和性能的調(diào)控機(jī)制，CO/H2 在不同活性位上 C–C、 C–H 和 C–OH 鍵的形成機(jī)理等；研究甲醇在分子篩孔道中吸附和活化機(jī)制，不同中間態(tài)所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物及轉(zhuǎn)化特征；采用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅方法研究離子液體中陰陽(yáng)離子的結(jié)構(gòu)特征及相互作用方式對(duì)離子液體催化性能的影響規(guī)律，預(yù)測(cè)離子液體的宏觀性質(zhì)；針對(duì)分級(jí)液化過(guò)程，進(jìn)行系統(tǒng)集成優(yōu)化和過(guò)程模擬 ，形成工藝軟件包。 課題 3： 甲醇制烴類(lèi)選擇性調(diào)控的催化基礎(chǔ) 針對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化為汽油、烯烴、芳烴等過(guò)程中的共性問(wèn)題，如甲醇在分子篩孔道中的吸附、活性中間體、進(jìn)一步轉(zhuǎn)化途徑等，開(kāi)展深入系統(tǒng)的研究，闡明影響甲醇定向轉(zhuǎn)化途 徑的關(guān)鍵因素。合成氣既經(jīng) FT合成得到液體燃料，也可通過(guò)甲醇轉(zhuǎn)化為汽油和高附加值化學(xué)品。 2. 技術(shù)途徑 褐 煤制漿油煤漿220oC加熱油煤漿280oC加熱油煤漿360oC部分加氫 5 0 bar氣化變換凈化費(fèi)托 合成渣 漿粗氣 合成氣尾氣甲烷油品加工處理輕油合成油汽油 / 柴油氫氣重油加氫氫化溶劑油氫氣費(fèi)托反應(yīng)熱 水汽變換熱 燃料氣供熱 圖 2 褐煤分級(jí)液化示意圖 根據(jù)上述學(xué)術(shù)思想，設(shè)計(jì)了以分級(jí)液化（圖 2）和甲醇定向轉(zhuǎn)化為中心的具體技術(shù)途徑。 課題 5：褐 煤分級(jí)轉(zhuǎn)化過(guò)程中 CO2的循環(huán)利用 針對(duì)褐煤分級(jí)轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的甲烷和高純度 CO2，研究高效的 CO2 重整甲烷催化劑，探索催化劑上的積碳原 因和消碳途徑，開(kāi)發(fā)適合褐煤分級(jí)轉(zhuǎn)化的甲烷 /CO2 重整工藝，實(shí)現(xiàn)褐煤分級(jí)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的 CO2減排。例如， FT 合成已經(jīng)建成了 3 個(gè)年產(chǎn) 16 萬(wàn)噸的工業(yè)示范廠，運(yùn)行狀況良好；采用離子液體合成三聚甲醛的新技術(shù)已經(jīng)完成中試實(shí)驗(yàn)；低溫水相 F