【正文】 。關(guān)聯(lián)均相、多相催化體系與理論模擬的研究結(jié)果，構(gòu)思和研究分子氧或氧物種給予體存在下的輕烷活化、轉(zhuǎn)化新催化體系，并歸納、總結(jié)研究結(jié)果。對(duì)在各模型催化劑上所得譜學(xué)表征結(jié)果和理論模擬結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。對(duì)丙烷選擇氧化制丙烯醛反應(yīng)，探明有關(guān)催化劑體系的活性相/活性位和活性氧物種及其作用本質(zhì)，揭示催化劑的作用機(jī)理、催化反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)選擇性的控制因素和控制步驟，為新型催化劑的設(shè)計(jì)構(gòu)思和構(gòu)筑提供科學(xué)基礎(chǔ)，催化劑性能的突破取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。? 進(jìn)一步完善甲烷(低碳烷烴)催化活化反應(yīng)機(jī)理的原位動(dòng)態(tài)表征技術(shù)，綜合各種表征技術(shù)在原位狀態(tài)下的研究成果，確定甲烷(低碳烷烴)活化的反應(yīng)機(jī)理，催化劑結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，為催化劑的優(yōu)化提供依據(jù)；總結(jié)催化材料的理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)制備的成果，建立一定的制備科學(xué)規(guī)律；基于催化材料，動(dòng)態(tài)表征和反應(yīng)性能之間的交叉成果，對(duì)甲烷(低碳烷烴)和合成氣的催化轉(zhuǎn)化進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。完成立升級(jí)Rh催化劑裝量規(guī)模的變徑固定床反應(yīng)工藝和漿態(tài)床反應(yīng)工藝擴(kuò)大試驗(yàn)。第五年? 通過(guò)關(guān)鍵材料與關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)與集成，努力提高電極、管型電池的性能，研制基于管型中溫固體氧化物燃料電池的15 kW發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)的突破，形成發(fā)展分散式電站等熱電聯(lián)供系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。? 在反應(yīng)原位條件（高溫、高壓和反應(yīng)氣氛）下，研究催化劑結(jié)構(gòu)及其催化劑表面反應(yīng)物種與反性能的關(guān)系。進(jìn)行氣－液－固三相傳遞的計(jì)算流體力學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究，從宏觀尺度描述費(fèi)托合成過(guò)程的擴(kuò)散、反應(yīng)和傳遞行為，獲得催化劑、反應(yīng)器相關(guān)的傳遞過(guò)程參數(shù)；Rh催化劑的反應(yīng)機(jī)理和失活機(jī)理的探索；開(kāi)展變徑固定床反應(yīng)工藝的研究，優(yōu)化固定床反應(yīng)器的傳熱性能。第四年? 重點(diǎn)開(kāi)展固體氧化物燃料電池堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化；完成固體氧化物燃料電池系統(tǒng)內(nèi)部氣體分配、傳輸、反應(yīng)等研究。? 針對(duì)甲烷(低碳烷烴)選擇氧化，采用非常規(guī)方法如超強(qiáng)酸、超聲、絡(luò)合催化、光催化等進(jìn)行甲烷活化和轉(zhuǎn)化, 發(fā)展超臨界非常規(guī)體系中的甲烷(低碳烷烴)活化的理論；完善甲烷(低碳烷烴)催化活化反應(yīng)機(jī)理的原位MAS NMR研究，實(shí)現(xiàn)溫度可達(dá)200 176。第三年 ? 重點(diǎn)開(kāi)展催化電極材料與電解質(zhì)材料間材料相容性研究，制備性能優(yōu)良的、適合天然氣燃料的固體氧化物燃料電池。具體包括：1. 完成天然氣在絕熱條件下空氣部分氧化制備廉價(jià)合成氣的工業(yè)性試驗(yàn)，并形成技術(shù)軟件包；基于膜分離制氫最大規(guī)模達(dá)200M3/h，過(guò)程的甲烷轉(zhuǎn)化率大于96％，能量轉(zhuǎn)換效率高于70％，%,其中，CO含量小于1ppm；2. 闡明CO加氫合成烴選擇性控制與催化劑組成、結(jié)構(gòu)和工藝條件的內(nèi)在聯(lián)系，并以反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)表示基元反應(yīng)進(jìn)行的可能性，以催化劑參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)來(lái)描述基元反應(yīng)進(jìn)行的程度。? 重點(diǎn)完成甲烷無(wú)氧芳構(gòu)化和氧化偶聯(lián)過(guò)程耦合的概念驗(yàn)證和初步試驗(yàn)；? 利用DFT，Monte Carlo 和MD等理論方法設(shè)計(jì)催化材料合成和結(jié)構(gòu)性能控制的分子基礎(chǔ)和制備動(dòng)力學(xué)模型；采用紅外、拉曼、熒光、NMR、XRD 和STM等原位動(dòng)態(tài)表征技術(shù)跟蹤催化材料合成過(guò)程中結(jié)構(gòu)變化規(guī)律；進(jìn)行納米金屬和納米孔催化劑上甲烷(低碳烷烴)吸附和活化，利用NMR，UV－RAMAN等技術(shù)考察納米金屬和納米孔材料在原位反應(yīng)條件下的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。第二年 ? 重點(diǎn)開(kāi)展管型催化膜電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制備，制備出具有不同微結(jié)構(gòu)特征的陽(yáng)極基底層和電催化反應(yīng)層，提高電催化層的三相界反應(yīng)界面和電催化反應(yīng)性能，改善基底層的氣體傳輸和電子傳導(dǎo)。獲得反應(yīng)性能優(yōu)異，工程性能優(yōu)良的原粒度催化劑；采用工業(yè)載體進(jìn)行載體修飾和Rh催化劑研制，具有最大化的貴金屬利用效率和最小化的運(yùn)行成本催化劑配方的優(yōu)化；研制碳納米管或碳納米纖維促進(jìn)的的CoCu基催化劑和MoCoS基催化劑。四、年度計(jì)劃前二年，在現(xiàn)有知識(shí)積累的基礎(chǔ)上，針對(duì)天然氣經(jīng)合成氣間接轉(zhuǎn)化的造氣“龍頭”，開(kāi)拓采用空氣作為氧化劑，將天然氣部分氧化制合成氣的反應(yīng)分離一體化的嶄新過(guò)程，完成工業(yè)放大前期工作；注重解決合成氣的高效轉(zhuǎn)化中涉及的定向轉(zhuǎn)化的科學(xué)問(wèn)題，逐步完成高效制高品質(zhì)柴油和直接合成含氧化合物等過(guò)程的基礎(chǔ)性試驗(yàn)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室小試驗(yàn)證；在已有成果的基礎(chǔ)上，完成甲烷無(wú)氧芳構(gòu)化和氧化偶聯(lián)過(guò)程耦合的概念驗(yàn)證和初步試驗(yàn)； 第一年? 重點(diǎn)開(kāi)展高性能、抗積碳陽(yáng)極催化材料以及陽(yáng)極表面積碳機(jī)理研究，設(shè)計(jì)、制備適合天然氣燃料的固體氧化物燃料電池陽(yáng)極催化材料。本項(xiàng)目研究從天然氣和合成氣的高效催化轉(zhuǎn)化研究入手，同時(shí)瞄準(zhǔn)國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的大方向。發(fā)展以光譜、能譜和波譜為代表的催化反應(yīng)原位動(dòng)態(tài)表征手段，并與國(guó)內(nèi)大科學(xué)工程合作，實(shí)現(xiàn)真實(shí)催化過(guò)程的系統(tǒng)研究。催化的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題貫穿于各個(gè)反應(yīng)過(guò)程。該課題擬進(jìn)行滾動(dòng)支持，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)和吸收先進(jìn)的方法和技術(shù)。本項(xiàng)目擬在對(duì)常規(guī)的強(qiáng)酸介質(zhì)中的催化過(guò)程進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)上，積極發(fā)揮我國(guó)現(xiàn)有的優(yōu)勢(shì)和特色，開(kāi)展非常規(guī)條件下甲烷活化的基礎(chǔ)研究和前期探索，以期獲得突破。甲烷在溫和條件下直接轉(zhuǎn)化制備含氧化合物的研究，近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。理論計(jì)算表明，耦合過(guò)程將發(fā)揮較高的綜合性能，甲烷的轉(zhuǎn)化率有望突破20%（700℃條件下），產(chǎn)物芳烴的收率高于15%，有望達(dá)到工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的指標(biāo)。在已結(jié)題的“973”項(xiàng)目中，我們集中對(duì)被認(rèn)為具有良好前景的甲烷氧化偶聯(lián)過(guò)程和由我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的甲烷無(wú)氧芳構(gòu)化過(guò)程進(jìn)行了深入研究，相應(yīng)成果得到了國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)。3天然氣直接轉(zhuǎn)化的研究方案和技術(shù)路線甲烷轉(zhuǎn)化的另一個(gè)非常有吸引力的途徑是直接轉(zhuǎn)化生成目的產(chǎn)物。本項(xiàng)目擬選擇國(guó)際上正處于研究階段但還未形成產(chǎn)權(quán)覆蓋、而我國(guó)有較好的研究基礎(chǔ)，并對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大推動(dòng)作用的合成氣直接合成乙醇和低碳醇、合成氣在Co基催化劑上合成高碳烴（如柴油）等課題進(jìn)行深入研究，爭(zhēng)取取得突破，形成我國(guó)自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)?？傮w看來(lái)，技術(shù)已經(jīng)成熟，并已廣泛應(yīng)用于工業(yè)規(guī)模的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，主要包括合成氣制備甲醇、化肥和基于Fe催化劑的液體燃料（主要為汽油等低碳烴）合成。同時(shí)為我國(guó)將要開(kāi)展的煤氣化為基礎(chǔ)多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程的配套和完善提供技術(shù)支撐。根據(jù)國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)，在項(xiàng)目執(zhí)行初期擬首先進(jìn)行合成氣為燃料的高溫電池研究，在取得經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，逐步過(guò)渡到直接采用天然氣驅(qū)動(dòng)高溫電池。研