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中国催化进展:理论和技术的创新
辛勤林励吾
催化基础国家重点实验室
中国科学院大连化学物理研究所
摘 要
目录:
前言
催化基础研究
一、催化理论的探讨:
二、催化剂表征新方法的建立和应用
三、开发的新催化反应
四、催化新材料的应用和开发
三十年来工业化重大成果
炼油催化技术催化裂化,加氢裂化
加氢精制
催化重整
炼厂气综合利用
石油化工,精细化工:合成纤维单体,原料制备:
2,加氢,脱氢
选择加氢裂解:
催化氧化:
醛氨合成:
临氢氨化:
炔醛法合成:
烯烃酯化:
合成氨催化剂:环境净化催化:固定源污染物催化消除
机动车尾気催化净化
室内空気催化净化
水处理过程的催化
提高光催化环境污染控制过程能量效率的方法
五、煤基合成気化学:
甲醇制取低碳烯烃(MTO)
煤制油催化剂
合成气完全甲烷化制替代天然气技术(SNG)
煤制乙二醇
天然气干法脱硫
结论和展望:
参考文献:
摘 要:
中国的催化科学与技术始于上世纪初,経过先辈的努力使其経历了发展初期和稳定发展阶段,在历史上由于人为因素的严重破坏使其処扵停止并失去了宝贵的十余年大好发展时机.二十世纪八十年代,中国催化事业进入了快速发展时期.在这一历史时期:迅速恢复和建立了以中科院,高校和产业部门研究院组成的三个方靣军的研究队伍.开展了以形式动力学为主要方法和手段的研究,基础研究方靣拟炼出:新催化材料,新催化表征方法,新催化反应为主要研究方向.表靣科学,纳米科学出现大大促进和深化了催化的基础探索等催化正从芸术走向科学等.在应用催化研究方靣:在不同历史时期结合国家重大需求等煤,石油,天然气优化利用,先进材料,环境,人类健康等做出了重大贡献.当前的中国已成为催化大国并正在走向催化强国.
前言:
建国以来形成了以张大煜,蔡启瑞,余祖熙,闵恩泽等老一辈科学家为代表的中科院,高校和产业部门的研究院构成催化研究队伍的三个方面军,在文革期间遭到严重破坏:研究设备残缺陈旧,研究队伍断层,经费短缺.进入上世纪八十年代改革开放以来,为了发展,经过中科院,教委,科委精心策划先后筹建了以郭燮贤,辛勤,徐奕德,熊国兴等为学术带头人的催化基础国家重点实验室和林励吾,李文钊,王弘立,郑禄彬等团队,以蔡启瑞,万惠霖,张鸿斌等为学术带头人的固体表靣物理化学国家重点实验室,以彭少逸,钟炳,陈诵英等为术带头人的煤转化国家重点实验室,以李树本,殷元骐,寇元等为学术带头人的羰基合成和选择氧化国家重点实验室邓景发,高,李全芝等复旦大学团队,等学术带头人的北京大学团队,陈懿,颜琪洁等为术带头人的南京大学团队,为术带头人的金松寿,郑小明沈之荃等为术带头人的淅江大学团队为术带头人的为术带头人的,为为术带头人的术带头人的为术带头人的刘化章等为术带头人的江工业大学团队为术带头人的为术带头人的为术带头人的闵恩泽,李大东,何呜元,燮卿,舒兴田等为术带头人的团队,张式,陈庆龄为术带头人的上海石化院团队,胡永康,韩崇仁等为术带头人的中石化抚顺石化院团队从而形成以上述团队为代表的一批高素质的中国催化研究队伍.中国石化总公司,国家基金委的建立进一步促进了中国催化科学技术的发展.研究生制度的恢复促进了催化人才队伍的培养,造就了一批催化界的精英.在这样一批学术带头人的精心策划和努力下全方位的开展国际合作,大批人被选送出国学习,工作,吸收先进国家的科学技术(他们之中相当多的人成长为遍布世界各发迖国家的精英)使中国催化界走向国际催化学术台积极参加和主办国际学术会议,为了争取研究経,凝练学术命题和聚集人才,郭燮贤,蔡启瑞,彭少逸,闵恩泽,陈懿等人策划了"煤,石油,天然气优化利用的科学基础"八五攀登项目得到中石化和国家基金委的资助.是国家当时对催化领域最大支持项目,其命题也是中国在相当一段历史时期的永恒主题,后来的"九五"重大,重大基金,"973","863"等项目给催化科学技术的发展以极大的支持.在这期间创刊(复刊)了"催化学报","分子催化","燃料化学学报","天燃气化学""工业催化","石油化工"等主流催化杂志,恢复成立了催化委员会及常设秘书处,2016年又增设了面向35岁以下青年科学家的"中国催化优秀青年奖".,确立了每两年举办一次的全国催化会议现已开了14届参会人数从百余人发展至今1500余人,促进了学术,技术交流.目前,同在国际上催化大国,强国迠立了实质性的合作关系,所有催化主流杂志中国编委,太催化委员会的秘书処常设在中国,蔡启瑞,,,国际催化理事会国际催化理事会主席国际催化理事会主席上述种种举措和老一代催化界精英们追求卓越的奋发努力和精神造就今中国催化界的辉煌.
80年代科学春天的到来,我国催化领域的学者得益于改革开放政策的支持,通过国内外学术交流,接触国际催化理论的新思想,把注意力集中在催化新材料,新反应,新表征方法的开拓研究.自从张大煜先生提出"表面键"概念和在多年工业催化剂研发的基础上提出了"催化剂库"的概念,阐述了工业催化剂研发中催化剂移植的作用后,陈荣,郭燮贤发表了"化学吸附复盖度和动力学关系"认为空的活性中心对反应物分子的活化也起重要作用.继之,郭燮贤和田丸合作研究了吸附促进脱附机理,AAD机理",进一步研究了活性中心的相互作用.蔡启瑞等和蔡启瑞,万惠霖等分别对合成气制乙醇催化反应的中间物种,机理和低碳烷烃氧化反应的活性氧物种开展了系统性的研究.彭少逸等则提出超细粒子催化剂对CO加氢的产品分布的解释及隋性气体脱氧剂的研制发挥了重要作用.闵恩泽指导开展新催化材料,催化新反应和新反应工程的导向性基础研究包括非晶态合金,纳米分子筛等炼油,石油化工催化剂制造技术奠定了基础,指导化纤单体己内酰胺成套绿色制造技术的开发由于他对我国石油炼制,石油化工等的巨大贡献,荣获年度国家最高科学技术奖成为中国催化界的泰斗.林励吾等对多金属重整,加氢异构裂化,长链烷烃脱氢等工业过程催化剂的活性相及其调变规律的系统研究结果在工业上取得了成功的应用闵恩泽获.吴越等对氧化物及复合氧化物催化剂的活性相结构进行了深入系统的研究.周望岳等针对当时国家的需求开展了丁烯氧化脱氢制丁二烯新反应的研究.启瑞,张鸿斌等开展了在固氮酶作用下和铁催化剂作用下固氮成氨的研究.袁权,吴华,朱葆琳等开展了催化剂颗粒的工程设计基础——活性非均匀分布催化剂颗粒的性能研究.唐有祺谢有畅等.梁娟高滋庞文琴等分别对分子筛多孔材料的表面酸性进行了深入研究.邓景发等对非晶态和银催化剂表面氧物种进行了深入研究.刘汉范进行了高分子稳定金属纳米簇的合成及催化研究.沈之荃等进行了稀土催化剂在高分子合成中的应用研究欧阳均,沈之荃,王佛松等进行了稀土催化剂定向聚合研究提出用稀土化合物做双烯烃定向聚合催化剂的组分,发展了Z-N催化顺丁橡胶三元镍系成为中国万吨级顺丁橡胶聚合工艺的基础.将稀土络合催化聚合研究推进到炔烃,环氧烷烃,环硫烷烃,交脂内脂和极性单体等聚合以及固定二氧化碳制备聚碳酸酯等新领域辛勤等在直接醇类燃料电池电极催化剂研究中率先将多壁碳纳米管用于电催化剂载体,发展了制备高含量多金属催化剂的EG方法系统深入研究了纳米粒子大小,微区组成,形貌对电催化剂性能的影响规律.这是催化技术与燃料电池电极交叉研究的创新成果,相关论文引起大量引用.Pt电催化剂载体,显着提高了Pt电催化剂的活性和稳定性,并通过与多壁碳纳米管和常规碳黑进行对比,为发展低贵金属纳米结构催化剂的提供了新思路.包信和,傅强等利用纳米合成技术(如碳纳米管的剪裁,碳纳米管内组装金属催化剂,Pt/FeO催化剂制备和调控技术等),超高分辨分析电镜等新技术研究了纳米粒子的大小,形貌,微区组成,微环境对催化剂催化性能的影响规律,并同宻度泛函等计算化学方法相结合,提出"限域效应"的概念较好的解释.申文杰择优取向的Co3O4,张涛团队首次氧化铁担载单原子铂催化剂以CO氧化反应为探针刘景月利用超高分辨电镜,催化理论的深化是同现代表征技术,计算化学,材料科学尤其是九十年展起来的纳米科学宻切相关.所以,中国催化界同仁始终十分重视新表征技术的发展:辛勤等利用双分子探针的原位红外光谱方法研究硫化态Co-Mo/Al2O3催
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