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                解密“催化黑匣子” 科◣學家構建“納米限ㄨ域催化”概念獲2020年度國家自然●科學獎一等獎

                • 分類:行業新聞
                • 作者:
                • 來源:
                • 發布時間:2021-11-08 14:17
                • 訪問量:

                【概要描述】

                解密“催化黑匣子” 科學家構建“納米限域催化”概念獲2020年度國家自然科學獎一等獎

                【概要描述】

                • 分類:行業新聞
                • 作者:
                • 來源:
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                詳情

                能源轉化、材料合成、環境保護……這些與人們息息相關的領↘域中,催化發揮著關鍵作用。

                  催化科技的創新變革離不開催化理論的Ψ突破和發展。中國科學院大連化學物理√研究所包信和院士帶領團隊,經過20余年探索,系統創建了具有普適性的“納米限域催化”概念,打開了一扇認識催化過程、精準調控化學反應的大門。該成果榮獲2020年度國家自然科學獎一等獎。

                  “納米限域催化”:有望成為解密“催化黑匣子”之鑰

                  可加速或減緩化學反應速率,可ξ減少化學反應“副產品”,可降低能源消耗……催化的“神奇”作用,使其成為化工生產中的關鍵角色。通過催化精準◣調控化學反應過程,是科學家們長期以來追求的目標。

                  然而在學術界,具體的催化過程、催ξ 化機理至今尚不明晰,長期以來被視為“黑匣子”。解密這個“黑匣子”,才能創制出更加高效的催化劑,讓化學反應更加節能環保、更加精準高效。而“納米限域催化”有望成為解密“催化黑匣子”的一把鑰匙。

                  包信和與研究團隊發現,將催化劑置於碳納米管內,會使其表現出更好的活▓性和性能。就像過於狹小的空間讓人緊張不安,空間限制也讓其內的催化劑“活潑”起來。

                  進一步研究發現,除碳納米管外,金屬與氧化》物界面形成的限域環境,也能穩定配位不飽和金屬活性中心。

                  在此基礎上,包信和與團隊明確定義和系統創建了具有廣泛意義和普適性的“納米限域催化”概念。

                目前,“納米限域催化”概念已在多個重要催化體系中得到驗證,為精準調控化學反應的性能和反應路徑打下了基礎,豐富和完善了催化基礎理論,相關領域已成為當今催化基礎研╱究和應用實踐的熱點之一。

                  從概念到應用:原創成果轉化為產業競爭力

                  在“納米限域催化”概念指導下,包信和與團隊積極推動研究成果走向應用,多項代表性應用成果已進入工業→試驗階段。

                  為以煤為原料獲得乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烴,包信和與團隊創立了全新的催化體系,實現節水節能、降低二氧化碳排放的同時,還通過對目標產物選擇性的精準調控,減少“副產品”,更高效率地獲取低碳烯烴。

                  而此前,國際上普遍采用20世紀20年代德國科學家發明的費托合成技術,該過程能耗大、水耗高,且產物低碳烴(C2-C4)選擇性一直難以逾越58%的ASF理論極限。

                  包信和院士團隊這項技術,摒棄了傳統費托合成路線,將“活化”與“偶聯”這兩個本該“一氣呵成”的過∏程分開,利用“納米限域催化”相關理念,在提高反應活性的同時,對目標產物的選擇性進行精準調控。

                  國際學術期刊《科學》2016年發表這一研究成果時,同期刊發了◣以“令人驚奇的選擇性”為題的專家評述文章,認為該技術未來在工業上將具有巨大的競爭力。

                  基於該項創新成果,通過與大連化物所劉中民院士團隊及陜西延長石油(集團)有限責任公司合作,建成世界首套千噸級規模的煤經合成氣直接制低碳〓烯烴工業試驗裝置,並成功完成了工業試驗,催化劑性能和反應過程的多項重要參數超過了設計指標。

                  “理論指導實踐,未來,基於‘納米限域催化’概念,將有更多技術實現產業化應用,屆時將有望提高我國乃至全球的資源利用效率。”包信和說。

                  “甘坐冷板凳”:堅守換來“從0到1”的突破

                  搞基礎研究離不開“甘坐冷板凳”的精神,要取得“從0到1”的原創性突破更是如此。

                  1995年,包信和響應國家召喚,回到祖國,從此投身於煤、天然氣等非石油資源的高效清潔轉化研究。“就要瞄準催化】中的關鍵科學問題,解密‘催化黑匣子’,這是國民經濟發展的需要。”包信和說。

                  20多年間,他始終堅持在科研一線。大多數時間裏,他不在辦公室,就在實Ψ 驗室,加班到深夜↓更是家常便飯。“離開了實驗室和學生,離開了科研一線,想要取得原創性成果是不可能的。”包信和說。

                  “一次實驗現象轉瞬即逝,但包信和院士總能敏銳地抓住,並通過大⊙量的實驗驗證,探索其科學本質,這是源於科學家的敏銳直覺和長期積累,也得益於團隊成員的良好作風和共同努力。”大連化物所研究員傅強說,“堅持”至關重要,先要有量的積累,再有質的跨越,最終實現“從0到1”的突破。

                  “在‘納米限域催化’這條研究道路上,團隊坐了20多年的‘冷板凳’。但只要方向對,就不怕路途遙遠;只要堅持,再冷的板凳也能焐熱。”包信和說。

                 

                來源:新華網

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