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丙烯是世界上產量最(zui)大的(de)化(hua)工品之一(yi)，也是塑(su)料、橡膠(jiao)、纖(xian)維、醫藥等領域重(zhong)要的(de)基礎化(hua)工原(yuan)料。7月19日，一(yi)項(xiang)來自天津大學新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)化(hua)工團隊(dui)的(de)突(tu)破(po)性研(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)果以(yi)封面論文的(de)形(xing)式在《科(ke)(ke)學》上發表。該(gai)團隊(dui)研(yan)發出一(yi)種成(cheng)(cheng)本低廉、對環境友好(hao)的(de)新(xin)(xin)型(xing)丙烯催化(hua)劑，為低碳烯烴生(sheng)產技術的(de)可持續發展奠定了催化(hua)科(ke)(ke)學基礎。
據了解(jie)，丙(bing)(bing)烯產業(ye)(ye)對全球(qiu)石(shi)油(you)化工(gong)產業(ye)(ye)鏈具有重(zhong)要(yao)戰略意義。2023年，我國(guo)丙(bing)(bing)烯產量為6000萬噸左(zuo)右，約占全球(qiu)總產量三分之一(yi)，總產值超過6000億(yi)元。在眾多丙(bing)(bing)烯生產技術中(zhong)，丙(bing)(bing)烷(wan)脫氫工(gong)藝因經(jing)濟效益高、石(shi)油(you)依賴低(di)成為主(zhu)流選擇。然而，傳(chuan)統丙(bing)(bing)烷(wan)脫氫催(cui)化劑原料稀缺(que)且(qie)昂貴、環境(jing)污(wu)染嚴重(zhong)，導致行業(ye)(ye)面臨可持續發展的(de)挑戰。因此(ci)，更高效、更廉價(jia)、更環保的(de)下一(yi)代丙(bing)(bing)烯催(cui)化劑，已成為全球(qiu)化工(gong)行業(ye)(ye)競相(xiang)搶占的(de)科(ke)技制高點。
天(tian)津大學新(xin)能源化(hua)工團隊在團隊負(fu)責人鞏金(jin)龍教授帶領下，圍繞“雙(shuang)碳”目標，針對(dui)當前傳統丙烷脫氫催(cui)化(hua)劑使(shi)用貴金(jin)屬或高(gao)毒性元素的現狀，大膽(dan)提(ti)出一個科學假設(she)，即(ji)使(shi)用價格低廉且對(dui)環境友好的氧化(hua)物與(yu)金(jin)屬產生電子作用，從(cong)而促(cu)進(jin)催(cui)化(hua)過(guo)程。
根據這一思路(lu)，團隊歷時(shi)五年，研發(fa)出氧(yang)化(hua)鈦-鎳(nie)(nie)復合催(cui)化(hua)劑。據介紹，鈦儲(chu)量(liang)豐富，多(duo)于常見(jian)的銅、錫、鉛、鋅等元(yuan)素。我國鈦儲(chu)量(liang)居世界前列，全球鎳(nie)(nie)資源也十分豐富。團隊通過(guo)控制氧(yang)化(hua)鈦在(zai)金(jin)屬鎳(nie)(nie)顆粒表面(mian)的覆蓋程度，實現(xian)了(le)氧(yang)化(hua)鈦和(he)鎳(nie)(nie)之間電子轉移(yi)的精準調(diao)節，在(zai)提升催(cui)化(hua)活性(xing)的同時(shi)，抑制了(le)裂解、積碳等副(fu)反(fan)應的發(fa)生。
實(shi)驗結果顯(xian)示，這(zhe)種新型催(cui)化劑表現(xian)出(chu)優異的(de)丙烯選擇性(xing)及穩定性(xing)，性(xing)能優于國際同類產品。其可(ke)節約成本30%-50%，同時實(shi)現(xian)催(cui)化劑制備使(shi)用過程無毒且(qie)低能耗，為發展下(xia)一代(dai)高效(xiao)、廉價、環保(bao)可(ke)持續(xu)的(de)丙烯催(cui)化劑奠定了(le)科學基礎。
論文共同(tong)第一作(zuo)者、天津(jin)大(da)學(xue)化(hua)(hua)工(gong)學(xue)院(yuan)陳賽博士介(jie)紹：“下一步，我們將繼續深(shen)耕丙烷脫氫(qing)技(ji)術(shu)領域，助力我國自主掌握下一代丙烯催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)的關(guan)鍵核心技(ji)術(shu)，推動化(hua)(hua)工(gong)行業向(xiang)更環保、高效、可持續的方向(xiang)發展。”
據(ju)介(jie)紹，中國科學(xue)院物理研究所也參與了合作研究。
(天津(jin)大學供圖)
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