需求背景：

新型非贵金属催化剂材料的研发需求背景主要有以下几点：

• 降低成本：贵金属催化剂（如Pt/C）在燃料电池等领域应用广泛，但其高昂的价格和稀缺性限制了燃料电池的应用范围。因此，在寻找更便宜、更有效的催化剂方面的研究具有重要的现实意义和应用前景。

• 提高效率：尾气催化燃烧领域面临的主要挑战是降低催化剂的成本和提高催化效率。非贵金属催化剂适用于石化企业尾气中回收价值不高的VOCs、烧结烟气中高浓度CO废气处理，相比贵金属催化剂具有经济性优异、处理效率高的特点。

• 减少资源浪费：煤和重油的共处理残渣（CR）是一种碳质废料，含有大量来自煤炭液化工业的杂原子化合物。借助于碱活化和高温下的三聚氰胺掺杂操作，CR被转化为具有大比表面积、丰富层次孔隙和Fe、N、S掺杂的材料，作为电催化剂应用于氧还原反应（ORR）。这可能为CR材料的高价值利用提供依据。

• 难题描述：
  

需要解决的主要技术难题包括：

• 如何设计和合成新型非贵金属催化剂材料，优化其结构和组成，提高其催化活性和稳定性；

• 如何开发新型制备技术，如纳米技术、分子自组装技术等，提高催化剂的制备效率和质量；

• 如何清晰不同反应体系中的催化性能和适用性；

• 如何优化反应工艺条件，如温度、压力、浓度等，提高催化剂的反应效率和产品质量。

• 期望实现的主要技术目标

• 开发新型非贵金属催化剂材料，如金属氧化物、金属氮化物等，以替代贵金属催化剂；

• 优化催化剂的制备方法，提高催化剂的稳定性和寿命；

• 研究催化剂的表面结构和性质，探索催化剂性能提升的途径；

• 开发催化剂的表征技术，如原位表征技术，以深入理解催化剂的反应机制和性能；

• 研究催化剂的反应机理，探索反应条件对催化剂性能的影响；

• 开发新型催化反应工艺，提高反应效率和选择性；

• 研究催化剂的回收和再利用技术，降低催化剂成本和环境影响。