科技日報天津3月29日電 （記者陳曦 通訊員焦德芳）日前，天津大學成功打破傳(chuan) 統實驗“試錯法”局限，取得了開發重要化工催化材料的新進展。該校新能源化工團隊通過合金催化劑“孤立度”描述符的構建，隻需向程序輸入催化劑結構參數，就能實現烷烴脫氫催化劑“一鍵篩選”。該研究相關(guan) 論文3月28日發表於(yu) 國際期刊《自然·納米技術》。

丙烯是全球產(chan) 量最高、應用最廣的基礎化工原料之一，在工業(ye) 生產(chan) 中作用巨大，是製造塑料、合成橡膠和合成纖維等“三大合成材料”的基本原料，對紡織、製藥、醫療等領域有重要價(jia) 值。“丙烷脫氫法”是目前市場占有率增長最快、最具前景的丙烯生產(chan) 技術之一。然而，我國現有的“丙烷脫氫”工藝主要依賴高價(jia) 進口的成熟工藝包，作為(wei) 工藝核心的催化劑被發達國家牢牢把持，缺乏自主知識產(chan) 權的丙烷脫氫催化劑成為(wei) 了國內(nei) 化工業(ye) 的短板弱項。

正如愛迪生在上千種導電材料中選擇出鎢絲(si) ，傳(chuan) 統丙烯生產(chan) 工藝采用實驗“試錯法”研發催化劑，往往需要數月甚至數年時間，消耗大量人力物力財力。通常，采用“試錯法”得到的催化劑結構、組成較為(wei) 複雜，導致催化劑與(yu) 反應性能的構效關(guan) 係難以明確，這也成為(wei) 了催化劑開發創新的“屏障”。近年來提出的基於(yu) “單位點”催化劑的概念，能實現催化劑電子、幾何結構的可控調控與(yu) 製備，成為(wei) 催化領域長期追求的終極目標。

天津大學新能源化工團隊提出了“催化微環境預測催化性能”的方法。他們(men) 創新算法，借助計算機程序發現了烷烴脫氫“單位點”合金催化劑的設計新途徑，即隻需獲得催化劑的電子、幾何結構參數“孤立度”，就能描述出烯烴選擇性等性能，從(cong) 而加速遴選性能優(you) 異的催化劑材料。基於(yu) 該方法，研發的新型鉑基催化劑貴金屬用量降低超60%，可大幅度節約生產(chan) 成本，提升了催化劑市場競爭(zheng) 力。實驗證明，新型催化劑的丙烯選擇性顯著優(you) 於(yu) 國際同類產(chan) 品，且在長程穩定性和再生循環測試中均保持穩定。

近年來，天津大學新能源化工團隊探索形成了“催化劑理性設計—精準構築—應用引領”的研究範例，建立了相對完整的具有自主知識產(chan) 權的新型高效丙烷脫氫催化劑的專(zhuan) 利體(ti) 係。“我們(men) 正在與(yu) 行業(ye) 領軍(jun) 企業(ye) 合作開展催化劑工程製備與(yu) 工藝放大研究，實現了新型丙烷脫氫成型催化劑的工程製備，加速突破國外對催化劑技術的壟斷。”該論文第一作者、天津大學化工學院博士生常鑫介紹，這項發現是化工、化學、材料、物理、數學等學科交叉的結果，可能為(wei) 相關(guan) 領域催化劑設計和催化過程解析提供新思路，對加快工業(ye) 催化劑創新開發具有重要意義(yi) 。（來源：科技日報）