3月28日獲悉，天津大學新能源化工團隊成功打破傳統實驗“試錯法”局限，取得了開發重要化工催化材料的新進展。該團隊通過合金催化劑“孤立度”描述符的構建，只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”。
丙烯是全球產量最高、應用最廣的基礎化工原料之一，在工業生產中作用巨大，是制造塑料、合成橡膠和合成纖維“三大合成材料”的基本原料，在紡織、制藥、醫療等領域有重要價值。丙烷脫氫法是目前市場占有率增長最快、極具前景的丙烯生產技術之一。然而，我國現有的丙烷脫氫工藝主要依賴高價進口的成熟工藝包，作為工藝核心的催化劑被發達國家牢牢把持。缺乏自主知識產權的丙烷脫氫催化劑成為國內化工業的短板弱項。
據介紹，傳統丙烯生產工藝采用實驗“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、組成較為復雜，導致催化劑—反應性能的構效關系難以明確。這也成為催化劑開發創新的“屏障”。近年來提出的基于“單位點”催化劑的概念實現催化劑電子、幾何結構的可控調控與制備，是催化領域的長期追求目標。
天津大學該團隊以“實踐論”為指導，提出了“催化微環境預測催化性能”的方法。他們創新算法，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，只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，從而加速遴選性能優異的催化劑材料?；谠摲椒?，該團隊研發的新型鉑基催化劑貴金屬用量降低超60%，可大幅節約生產成本，提升催化劑的市場競爭力。進一步的實驗證明，新型催化劑的丙烯選擇性優于國際同類產品，在長程穩定性和再生循環測試中也保持穩定。
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—精準構筑—應用引領”的研究范例，建立了相對完整的具有自主知識產權的新型高效丙烷脫氫催化劑的專利體系?！拔覀冋谂c行業領軍企業合作開展催化劑工程制備與工藝放大研究，實現新型丙烷脫氫成型催化劑的工程制備，加速突破國外催化劑技術壟斷。”該團隊成員、天津大學化工學院博士生常鑫介紹說，“這項研究是化工、化學、材料、物理、數學等學科交叉的結果，將為相關領域催化劑設計和催化過程解析提供新思路，對加快工業催化劑創新開發具有重要意義。”
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