中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)天津9月26日訊（記者 陳欣然 通訊員 趙暉）今天，《科學(xué)》（Science）在線刊發(fā)了天津大學(xué)新能源化工團(tuán)隊題為《原子抽提實現(xiàn)丙烷脫氫反應(yīng)中貴金屬全利用》的研究論文。該研究創(chuàng)新性地提出“原子抽提”策略，將在催化中起關(guān)鍵作用的貴金屬鉑原子全部抽提到表面參與催化反應(yīng)，利用率逼近100%。這一突破為新一代高效、低成本催化劑的設(shè)計與制備開辟了新路徑，使得貴金屬原子的催化價值在微觀尺度上得以極致發(fā)揮，助力化工生產(chǎn)更加低碳、高效、可持續(xù)。

催化劑被譽為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的“心臟”，在眾多化學(xué)反應(yīng)中發(fā)揮著不可替代的加速作用。貴金屬是催化劑中的關(guān)鍵組分，其用量關(guān)乎化工過程的節(jié)能增效，是化工產(chǎn)業(yè)低碳變革和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵“卡口”。如何最大化貴金屬利用效率、突破其原子經(jīng)濟(jì)性極限，已成為國際化工領(lǐng)域競相爭奪的科技制高點。

在傳統(tǒng)催化反應(yīng)中，貴金屬原子易聚集成較大顆粒，導(dǎo)致大量原子埋藏在顆粒內(nèi)部，無法參與表面反應(yīng)，催化效率在低位徘徊。這一問題在丙烯生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝丙烷脫氫中尤為突出。丙烯是世界上產(chǎn)量最大的化工品之一，是塑料、橡膠、纖維、醫(yī)藥等領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)原料。丙烷脫氫生產(chǎn)中約有高達(dá)三分之二的工藝采用貴金屬催化劑，但傳統(tǒng)催化劑依賴稀缺貴金屬、原子利用率低，嚴(yán)重制約了行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

面對這一挑戰(zhàn)，鞏金龍教授帶領(lǐng)研究團(tuán)隊經(jīng)過近十年潛心研究，開創(chuàng)性地研發(fā)出“原子抽提”技術(shù)：通過在顆粒表面構(gòu)造可選擇性吸引貴金屬原子的結(jié)構(gòu)單元，將包埋在顆粒內(nèi)部的貴金屬原子逐一吸引到表面，實現(xiàn)了近百分之百的貴金屬原子利用率，顯著提高了丙烷脫氫制丙烯的催化效率。相比傳統(tǒng)催化劑，該方法可使貴金屬用量減少約90%。這項突破成功解決了丙烯產(chǎn)業(yè)長期面臨的催化劑成本高、貴金屬資源依賴強等核心瓶頸，為推動化工行業(yè)向“低耗、高效、綠色”轉(zhuǎn)型提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。天津師范大學(xué)、北京大學(xué)及浙江工業(yè)大學(xué)也參與了合作研究。

鞏金龍介紹：“該成果不僅實現(xiàn)了接近百分之百的貴金屬原子利用率，也為高效催化劑的設(shè)計開辟了新路徑。我們將持續(xù)推進(jìn)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用實踐的深度融合，為化工行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供關(guān)鍵技術(shù)支撐?！?/p>

據(jù)悉，該技術(shù)為丙烯乃至整個化工行業(yè)提供了一條低成本、可持續(xù)的技術(shù)路徑，是中國在全球催化科技前沿的一次突破。它為保障國家能源安全、推動綠色轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了關(guān)鍵利器，彰顯了我國在低碳化工領(lǐng)域前沿基礎(chǔ)的深厚積累。