綠色化學(xué)新突破：我科學(xué)家研發(fā)廉價綠色丙烯生產(chǎn)催化劑
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點(diǎn)】在全球能源危機(jī)與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力下，化學(xué)工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，其綠色化、低碳化轉(zhuǎn)型已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。近日，我國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在綠色化學(xué)領(lǐng)域取得重大突破，成功研發(fā)出一種廉價且高效的丙烯生產(chǎn)催化劑，該成果不僅登上了國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》的封面，更標(biāo)志著我國在推動化工產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展方面邁出了堅實(shí)的一步。
丙烯，作為重要的基礎(chǔ)化工原料，廣泛應(yīng)用于塑料、合成纖維、橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥等多個領(lǐng)域，其需求量巨大且持續(xù)增長。然而，傳統(tǒng)丙烯生產(chǎn)工藝往往依賴于石油裂解或煤炭氣化，過程中不僅能耗高、排放大，還面臨著資源枯竭的風(fēng)險。因此，開發(fā)新型、環(huán)保的丙烯生產(chǎn)技術(shù)成為全球化學(xué)界的研究熱點(diǎn)。
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)對全球石油化工產(chǎn)業(yè)鏈具有重要戰(zhàn)略意義。2023年，我國丙烯產(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、更環(huán)保的下一代丙烯催化劑，已成為全球化工行業(yè)競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，大膽提出一個科學(xué)假設(shè)，即使用價格低廉且對環(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)歷時五年，研發(fā)出氧化鈦-鎳復(fù)合催化劑。據(jù)介紹，鈦儲量豐富，多于常見的銅、錫、鉛、鋅等元素。我國鈦儲量居世界前列，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，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)于國際同類產(chǎn)品。其可節(jié)約成本30%-50%，同時實(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、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，助力我國自主掌握下一代丙烯催化劑的關(guān)鍵核心技術(shù)，推動化工行業(yè)向更環(huán)保、高效、可持續(xù)的方向發(fā)展。”
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