隨著環(huán)保壓力的加大和綠色化學(xué)的飛速發(fā)展，催化劑制備技術(shù)及新型催化劑材料的開(kāi)發(fā)受到世界各國(guó)的高度重視，催化劑研發(fā)已經(jīng)成為國(guó)際上技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域。中科院大連化學(xué)物理研究所化石能源與應(yīng)用催化研究部部長(zhǎng)田志堅(jiān)在接受記者采訪時(shí)表示，催化劑技術(shù)是相關(guān)產(chǎn)業(yè)優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)，未來(lái)5年，使用對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境無(wú)毒、無(wú)害的催化劑獲得目標(biāo)產(chǎn)物是綠色化學(xué)的追求目標(biāo)，其中新型催化劑將扮演重要的角色，在資源利用、能源開(kāi)發(fā)、醫(yī)藥制造、低碳環(huán)保等領(lǐng)域大有可為。
新型催化嶄露頭角
田志堅(jiān)表示，催化劑對(duì)提高化工和石化工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的作用不可估量。他舉例說(shuō)，精細(xì)化學(xué)品是技術(shù)密集、品種多、產(chǎn)量小、附加值高的化工產(chǎn)品，其生產(chǎn)過(guò)程的反應(yīng)種類也多。一種精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)包括很多反應(yīng)步驟，而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，純度要求高，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，要做到這些就需要采用新的催化技術(shù)。
他認(rèn)為，為了實(shí)現(xiàn)從源頭消除污染，應(yīng)注重研發(fā)用于化石能源綠色高效轉(zhuǎn)化、合成氣催化轉(zhuǎn)化制液體燃料、生產(chǎn)高品質(zhì)清潔運(yùn)輸燃料、烴類資源高效轉(zhuǎn)化利用的催化劑；為了讓煤炭、石油產(chǎn)業(yè)鏈更加科學(xué)完整，應(yīng)研制新型、高效、可見(jiàn)光誘導(dǎo)的光催化劑，并將其應(yīng)用拓展到環(huán)保、建材、軍工、電力等領(lǐng)域，從根本上解決能源和環(huán)境污染。
當(dāng)前，市場(chǎng)原料不斷劣質(zhì)化，石油產(chǎn)品需求不斷增長(zhǎng)，環(huán)保法規(guī)進(jìn)一步嚴(yán)格，煉油催化劑需求非常強(qiáng)勁；化合物催化加氫可直接提高收率，同時(shí)催化劑可直接循環(huán)使用，因而全球加氫工藝催化劑增長(zhǎng)速度預(yù)計(jì)達(dá)30％~40％；環(huán)氧乙烷和環(huán)保催化劑需求年增速也分別達(dá)到10％和8％，隨著乙二醇和聚酯纖維需求迅猛增長(zhǎng)，特別是中國(guó)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)推動(dòng)了環(huán)氧乙烷市場(chǎng)的發(fā)展，降低氧化氮和二 英排放的硬性要求還拉動(dòng)了環(huán)保催化劑的需求。另外，固體酸催化劑可在酯化、烷基化、異構(gòu)化等重要反應(yīng)中替代傳統(tǒng)的硫酸催化劑，固體堿替代傳統(tǒng)的氫氧化鈉等液堿催化劑已成為發(fā)展趨勢(shì)，具有較好的發(fā)展前景。
原始創(chuàng)新機(jī)遇眾多
在科技演變過(guò)程中，催化劑將是競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。我國(guó)催化劑研制要瞄準(zhǔn)國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，要有科學(xué)性、前瞻性，新能源、新材料等新興產(chǎn)業(yè)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)應(yīng)該是今后最具吸引力的目標(biāo)市場(chǎng)。
新型催化劑和相應(yīng)的催化工藝的出現(xiàn)，往往以催化新材料和精細(xì)化制備工藝為重要前提，未來(lái)催化劑材料是新催化劑和新工藝開(kāi)發(fā)的重中之重。
記者從大化所催化研究部了解到，新興催化劑材料能對(duì)多種催化劑工藝過(guò)程產(chǎn)生影響，具有工業(yè)應(yīng)用前景，在這一研究領(lǐng)域進(jìn)行原始創(chuàng)新的機(jī)會(huì)也很多。目前世界新興催化劑材料主要有：納米分子篩復(fù)合材料、負(fù)載型雜多酸、過(guò)渡金屬氮化物/碳化物、離子液體、新體系氧化材料等，這些將是今后我國(guó)催化技術(shù)原始創(chuàng)新的重點(diǎn)。
清潔生產(chǎn)有“直通車”
用催化過(guò)程生產(chǎn)的各類有機(jī)化學(xué)品中，催化選擇氧化生產(chǎn)的產(chǎn)品約占1/4。以氧氣等為氧源的烴類催化選擇氧化過(guò)程是一個(gè)環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)過(guò)程，但國(guó)內(nèi)的大型氧化裝置均為國(guó)外引進(jìn)技術(shù)。不過(guò)，在烴類選擇氧化催化新材料的設(shè)計(jì)和制備、氧化新方法和新工藝的開(kāi)發(fā)方面，我國(guó)已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。
6月15日，大連化物所徐杰研究員在接受記者采訪時(shí)表示，由他主持的中國(guó)科學(xué)院重要方向項(xiàng)目“烴類選擇氧化制對(duì)苯二甲酸產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”日前通過(guò)中科院高技術(shù)研究與發(fā)展局組織的驗(yàn)收，其開(kāi)發(fā)的非金屬類催化新材料應(yīng)用于烴類選擇氧化反應(yīng)，不僅實(shí)現(xiàn)了溫和條件下的高選擇氧化，而且還將氧化過(guò)程從傳統(tǒng)的金屬催化劑中解放出來(lái)。
大化所設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的烴類選擇氧化非金屬催化新材料用于甲苯選擇氧化制苯甲酸過(guò)程，轉(zhuǎn)化率為20.9％，選擇性98％以上，副產(chǎn)物減少。而且催化劑用量少，反應(yīng)運(yùn)行平穩(wěn)，不堵管不結(jié)焦，不僅可大幅度提高裝置生產(chǎn)能力，而且可顯著降低物耗和成本。
該項(xiàng)目還開(kāi)發(fā)出微量和常量催化材料組合制備新方法，每次可制備100~300個(gè)催化劑，并已成功應(yīng)用于石腦油催化裂解制烯烴催化材料的開(kāi)發(fā)。研制的固體復(fù)合金屬氧化物催化劑，應(yīng)用于環(huán)己烷選擇氧化合成環(huán)己酮/醇中，具有活性高、選擇性好、反應(yīng)條件溫和等特點(diǎn)。項(xiàng)目組發(fā)展了反應(yīng)控制相轉(zhuǎn)移催化新材料，丙烯環(huán)氧化制環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到90％，選擇性94％以上，催化劑循環(huán)使用回收率93％，并成功應(yīng)用于環(huán)己烯環(huán)氧化制環(huán)氧環(huán)己烷過(guò)程，完成了工業(yè)化試生產(chǎn)。