丙烯是世界上產(chǎn)量最大的化工品之一，也是塑料、橡膠、纖維、醫(yī)藥等領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)化工原料。19日，一項(xiàng)來自天津大學(xué)新能源化工團(tuán)隊(duì)的突破性研究成果以封面論文的形式在《科學(xué)》上發(fā)表。該團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種成本低廉、對(duì)環(huán)境友好的新型丙烯催化劑，為低碳烯烴生產(chǎn)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展奠定了催化科學(xué)基礎(chǔ)。
據(jù)了解，丙烯產(chǎn)業(yè)對(duì)全球石油化工產(chǎn)業(yè)鏈具有重要戰(zhàn)略意義。2023年，我國(guó)丙烯產(chǎn)量為6000萬噸左右，約占全球總產(chǎn)量三分之一，總產(chǎn)值超過6000億元。在眾多丙烯生產(chǎn)技術(shù)中，丙烷脫氫工藝因經(jīng)濟(jì)效益高、石油依賴低成為主流選擇。然而，傳統(tǒng)丙烷脫氫催化劑原料稀缺且昂貴、環(huán)境污染嚴(yán)重，導(dǎo)致行業(yè)面臨可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。因此，更高效、更廉價(jià)、更環(huán)保的下一代丙烯催化劑，已成為全球化工行業(yè)競(jìng)相搶占的科技制高點(diǎn)。
天津大學(xué)新能源化工團(tuán)隊(duì)在團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人鞏金龍教授帶領(lǐng)下，圍繞“雙碳”目標(biāo)，針對(duì)當(dāng)前傳統(tǒng)丙烷脫氫催化劑使用貴金屬或高毒性元素的現(xiàn)狀，大膽提出一個(gè)科學(xué)假設(shè)，即使用價(jià)格低廉且對(duì)環(huán)境友好的氧化物與金屬產(chǎn)生電子作用，從而促進(jìn)催化過程。
根據(jù)這一思路，團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年，研發(fā)出氧化鈦-鎳復(fù)合催化劑。據(jù)介紹，鈦儲(chǔ)量豐富，多于常見的銅、錫、鉛、鋅等元素。我國(guó)鈦儲(chǔ)量居世界前列，全球鎳資源也十分豐富。團(tuán)隊(duì)通過控制氧化鈦在金屬鎳顆粒表面的覆蓋程度，實(shí)現(xiàn)了氧化鈦和鎳之間電子轉(zhuǎn)移的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，在提升催化活性的同時(shí)，抑制了裂解、積碳等副反應(yīng)的發(fā)生。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這種新型催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的丙烯選擇性及穩(wěn)定性，性能優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品。其可節(jié)約成本30%-50%，同時(shí)實(shí)現(xiàn)催化劑制備使用過程無毒且低能耗，為發(fā)展下一代高效、廉價(jià)、環(huán)保可持續(xù)的丙烯催化劑奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。
論文共同第一作者、天津大學(xué)化工學(xué)院陳賽博士介紹：“下一步，我們將繼續(xù)深耕丙烷脫氫技術(shù)領(lǐng)域，助力我國(guó)自主掌握下一代丙烯催化劑的關(guān)鍵核心技術(shù)，推動(dòng)化工行業(yè)向更環(huán)保、高效、可持續(xù)的方向發(fā)展。”
據(jù)介紹，中國(guó)科學(xué)院物理研究所也參與了合作研究。
（天津大學(xué)供圖）
（原題：我科學(xué)家研發(fā)廉價(jià)綠色丙烯生產(chǎn)催化劑登上《科學(xué)》封面）
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