天津大學團隊成功研發(fā)廉價環(huán)保丙烯生產(chǎn)催化劑

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（通訊員 焦德芳 記者 陳欣然）北京時間7月19日凌晨，《科學》雜志以封面論文形式刊發(fā)天津大學新能源化工團隊突破性研究成果。團隊成功研發(fā)出成本低廉、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)展奠定了催化科學基礎(chǔ)。

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。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)量超過6000萬噸，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)濟效益高、石油依賴低成為主流。然而傳統(tǒng)丙烷脫氫催化劑原料稀缺昂貴、環(huán)境污染嚴重，導致行業(yè)面臨可持續(xù)發(fā)展問題。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。

天津大學新能源化工團隊在團隊負責人鞏金龍教授帶領(lǐng)下，針對當前傳統(tǒng)丙烷脫氫催化劑往往使用貴金屬或高毒性元素的現(xiàn)狀，大膽提出了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催化過程的科學假設(shè)。團隊根據(jù)這一思路，歷時五年研發(fā)出氧化鈦-鎳復合催化劑。

鈦在地球上儲量豐富，比常見的銅、錫、鉛、鋅都要多，我國是儲量居世界前列的鈦資源大國；全球鎳資源也十分豐富。團隊通過控制氧化鈦在金屬鎳顆粒表面的覆蓋程度，實現(xiàn)了氧化鈦和鎳之間電子轉(zhuǎn)移的精準調(diào)節(jié)，在提升催化活性的同時，抑制了裂解、積碳等副反應的發(fā)生。實驗結(jié)果顯示：這種新型催化劑體現(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，可以達到節(jié)約成本30%—50%，且同時實現(xiàn)了催化劑制備、使用過程的無毒化和低能耗。中國科學院物理研究所參與合作研究。

近年來，天津大學新能源化工團隊圍繞“雙碳”戰(zhàn)略，面向世界科技前沿和國家重大需求，開展理論和應用基礎(chǔ)研究，持續(xù)推進低碳能源化工技術(shù)的革新。該項研究也得到了中國科學院物理研究所在催化劑表征方面的支持。該論文共同第一作者、天津大學化工學院陳賽博士介紹：“下一步，團隊將繼續(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?！?/p>