【正文】 種學(xué)、生物信息學(xué)等學(xué)科的理論與技術(shù)，從骨干親本重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因組合方式及其演變趨勢、一般配合力對骨干親本形成的作用及其遺傳基礎(chǔ)、候選骨干親本的分子設(shè)計與創(chuàng)制等多層次進(jìn)行系統(tǒng)研究，闡明骨干親本研究中的第二個關(guān)鍵科學(xué)問題 ―遺傳效應(yīng) ‖，為創(chuàng)建骨干親本育 種理論與技術(shù)體系，以及我國糧食安全提供科學(xué)保障與技術(shù)和物質(zhì)支撐。 培養(yǎng)博士研究生 30～ 40 名，碩士研究生 50～ 60 名。 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)計模型 ；提 出綜合評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。 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， 闡明 5~8 個 基因 /等位基因的功能 ； 發(fā)掘?qū)?shí)現(xiàn) 水稻、小麥、玉米 未來育種目標(biāo)具有重要價值的 關(guān)鍵 基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 各 2~3 個 。 通過該項(xiàng)目的實(shí)施 ，將進(jìn)一步強(qiáng)化我國在農(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)提高我國在雜交稻等作物育種領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位，最終為我國的糧食安全提供科學(xué)保障與技術(shù)和物質(zhì)支撐。 3. 系統(tǒng)集成與優(yōu)化的化學(xué)工程基礎(chǔ) (1) 褐煤分級液化中各關(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) 采用計算與過程模擬方法，對 褐煤分級液化各關(guān)鍵單元的物流、能量供需進(jìn)行分析，通過 系統(tǒng)集成與優(yōu)化 完善分級轉(zhuǎn)化 工藝路線，實(shí)現(xiàn)褐煤資源的潔凈轉(zhuǎn)化與能量的梯級利用 。 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)和殘渣氣化特性的內(nèi)在關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)部分加氫液化與氣化過程的最佳匹配提供依據(jù)； (2) 部分加氫、殘渣氣化、 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)中能量的梯級利用和 CO2循環(huán)利用提供指導(dǎo)。 2. C1 定向轉(zhuǎn)化的催化基礎(chǔ) (1) 對于低溫水相 FT 合成過程，以 Fe、 Co 代替貴金屬 Ru 的關(guān)鍵在于要將兩者活性高的表面盡可能暴露，因此在催化劑制備過程中必須對其形貌進(jìn)行控制；同時，要保證催化劑有足夠的穩(wěn)定性，必須選擇適宜的有機(jī)配體對納米粒子進(jìn)行保護(hù)，以免在反應(yīng)過程中發(fā)生形貌改變和粒子團(tuán)聚； (2) 實(shí)現(xiàn)甲醇定向轉(zhuǎn)化為汽油、烯烴、芳烴等 油品和化學(xué)品 的關(guān)鍵在于控制其在分子篩酸性位上形成的中間體（烴池物種）結(jié)構(gòu)和種 類，這就要求認(rèn)識分子篩孔道結(jié)構(gòu)和酸性特征與甲醇轉(zhuǎn)化中間體的關(guān)系、 C–O鍵到 C–C 鍵 的轉(zhuǎn)變 機(jī)制和反應(yīng)路徑，并對此進(jìn)行調(diào)控 ； (3) 甲醇制備清潔柴油組分 DMM38的關(guān)鍵在于研制催化性能良好的功能化 離子液體催化劑。本項(xiàng)目 根據(jù)褐煤揮發(fā)分高、加氫反應(yīng)活性好的特點(diǎn)，將直接液化和間接液化有機(jī)地結(jié)合起來，通過多聯(lián)產(chǎn)和系統(tǒng)強(qiáng)化提高褐煤轉(zhuǎn)化的能量利用效率，將褐煤潔凈高效轉(zhuǎn)化為液體燃料和化學(xué)品。 發(fā)表論文 40–50 篇，申請專利 3–5 件。 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 五 年 計算褐煤分級液化和 FT 合成中各個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)化和過程強(qiáng)化，完善褐煤分級液化中試裝置，并完成 1–2個不同褐煤的分級液化中試實(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 表征和模擬計算數(shù)據(jù)； 對反應(yīng)工藝進(jìn)行流程和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化； 撰寫項(xiàng)目研究報告，做好驗(yàn)收準(zhǔn)備 。 形成褐煤分級液化工藝軟件包，打通 1 萬噸 /年褐煤分級液化中試流程， 提高整個系統(tǒng)的能量利用效率；深入認(rèn)識納米粒子 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)流動體系下費(fèi)托反應(yīng)的高效運(yùn)行和預(yù)測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結(jié)構(gòu)催化劑 。 發(fā)表論文 50–70 篇，申請專利 4–6 件。 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 三 年 褐煤部分加氫后含碳?xì)堅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 萬噸 /年褐煤分級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醇醛縮合反應(yīng)的熱力學(xué)與動力學(xué)。 確定 適合于 褐煤分級液化的溶劑油；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。 發(fā)表論文 40–60 篇，申請專利 4–6 件。 四、年度計劃 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 一 年 我國典型褐煤的微孔結(jié)構(gòu)特征、化學(xué)組成、羧基和羥基等含氧官能團(tuán)及氫鍵的分布與調(diào)控規(guī)律；催化劑制備方法、原料、條件等對 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；碳化鐵表面FT 合成反應(yīng)初始碳物種的生成和碳鏈增長機(jī)制。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)表征和性能測試的先進(jìn)儀器及從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)規(guī)模的在線測試裝置，這在硬件上保證了本項(xiàng)目的順利實(shí)施和完成； (3) 研究隊(duì)伍聚集了國內(nèi)煤化學(xué)化工、催化基礎(chǔ)理論、合成氣化學(xué)、以及大規(guī)模煤化工技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的多家研究單位的優(yōu)勢力量，包括： 1 個國家實(shí)驗(yàn)室（北京分子科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室（籌））、 3 個國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (煤轉(zhuǎn)化、羰基合成與選擇氧化、分子動態(tài)與穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 )、 1 個國家工程實(shí)驗(yàn)室（煤炭間接液 化國家工程實(shí)驗(yàn)室）和 2 個部委級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（有機(jī)光電子與分子工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海市綠色化學(xué)與化工過程綠色化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）， 涵蓋 4 個國家重點(diǎn)學(xué)科 (化學(xué)工藝、物理化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué) )， 體現(xiàn)了能源與化工學(xué)科的交叉融合； (4) 項(xiàng)目負(fù)責(zé)單位中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所是中國科學(xué)院唯一從事煤炭基礎(chǔ)和技術(shù)研究的研究所，煤轉(zhuǎn)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也是科技部唯一專門從事煤轉(zhuǎn)化過程研究的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長期開展煤的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、煤基液體燃料與化學(xué)品合成及相關(guān)新材料制備等過程中的關(guān)鍵科學(xué)和工程技術(shù)問題的研究，在煤的低溫干餾、 FT 合成 、甲醇定向轉(zhuǎn)化、理論計算和過程模擬方面有深厚的工作基礎(chǔ)。 承擔(dān) 單位 ： 中國科學(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 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，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，提出分級液化的方案，而合成氣轉(zhuǎn)化涉及的基本過程單元大多已經(jīng)有較好的研究基礎(chǔ)，部分已進(jìn)入工業(yè)示范階段。 承擔(dān)單位： 清華大學(xué)，中國科學(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 轉(zhuǎn)化 若干關(guān)鍵過程的理論計算與模擬 預(yù)期目標(biāo)： 采用理論化學(xué)計算方法，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)所對應(yīng)的產(chǎn)物及轉(zhuǎn)化特征；采用分子動力學(xué)和蒙特卡羅方法研究離子液體中陰陽離子的結(jié)構(gòu)特征及相互作用方式對離子液體催化性能的影響規(guī)律，預(yù)測離子液體的宏觀性質(zhì)；針對分級液化過程，進(jìn)行系統(tǒng)集成優(yōu)化和過程模擬 ，形成工藝軟件包。 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 轉(zhuǎn)化過程中 CO2的循環(huán)利用 預(yù)期 目標(biāo)： 針對褐煤分級轉(zhuǎn)化過程中副產(chǎn)的 CO2 和甲烷，研制出適合于 CO2 重整 甲烷制合成氣過程的高活性、高穩(wěn)定性的廉價催化劑 ； 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。 承擔(dān)單位： 華東師范大學(xué)，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 課題負(fù)責(zé)人： 路 勇 主要學(xué)術(shù)骨干： 樊衛(wèi)斌，劉月 明，李俊汾，吳海虹 經(jīng)費(fèi)比例： 16% 課題 4：甲醇制清潔柴油調(diào)和組分的催化與工藝基礎(chǔ) 預(yù)期目標(biāo)： 闡明離子液體催化合成清潔油品調(diào)和組分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，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出性能優(yōu)良的甲醇出發(fā)合成清潔油品組分的催化劑，建立完善功能化離子液體催化理論與實(shí)驗(yàn)體系，完成純度、質(zhì)量穩(wěn)定可大規(guī)模生產(chǎn)的功能化離子液體制備技術(shù)，以及功能化離子液體催化合成聚甲氧基二甲醚（ DMM38）過程強(qiáng)化工藝基礎(chǔ)研究和中試，形成擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的功能化離子液體催化合成清潔油品新技術(shù)。 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：甲醇制烴類選擇性調(diào)控的催化基礎(chǔ) 預(yù)期目標(biāo)： 深入認(rèn)識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)和流動傳遞規(guī)律，實(shí)現(xiàn)甲醇轉(zhuǎn)化制烴類的選擇性調(diào)控和過程強(qiáng)化，為甲醇定向催化轉(zhuǎn)化過程規(guī)?；於▓詫?shí)的基礎(chǔ)。 承擔(dān)單位： 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 課題負(fù)責(zé)人： 李永旺 主要學(xué)術(shù)骨干： 李 文，相宏偉，楊 勇，吳寶山 經(jīng)費(fèi)比例： 21% 課題 2：合成氣高效轉(zhuǎn)化新催化體系研究 預(yù)期目標(biāo)： 針對 FT 合成強(qiáng)放熱和熱力學(xué)上低溫有利的特點(diǎn)，探索納米催化劑的設(shè)計與新合成方法，實(shí)現(xiàn)具有特定形貌、尺寸以及良好穩(wěn)定性的納米催化劑的可控合成；通過金屬納米顆粒與特定納米結(jié)構(gòu)的定向組裝與調(diào)控，利用納米結(jié)構(gòu)效應(yīng)和限域效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對催化劑活性、選擇性和穩(wěn)定性的調(diào)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對催化反應(yīng)方向（選擇性）和速度（效率與能耗）的定向控制；形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的液相 FT 合成原創(chuàng)技術(shù)。 各課題的具體情況如下： 課題 1：褐 煤分級液化的化學(xué)與工程基礎(chǔ) 預(yù)期目標(biāo)： 揭示高水分、高揮發(fā)分褐煤 的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成與煤中水分含量的內(nèi)在關(guān)系以及水分的脫除規(guī)律； 認(rèn)識褐煤 的分子結(jié)構(gòu)特征與其部分加氫活性之間的內(nèi)在聯(lián)系，為催化劑設(shè)計、反應(yīng)活性和選擇性優(yōu)化提供基礎(chǔ)信息；探索褐煤 /溶劑油共加氫的反應(yīng)機(jī)理和動力學(xué)特征，以及加氫程度與油品性質(zhì)及殘渣氣化特性的關(guān)系；在實(shí)驗(yàn)室催化劑、溶劑、反應(yīng)工藝條件優(yōu)化的基礎(chǔ)