隨著環(huán)保壓力的加大和綠色化學的飛速發(fā)展，催化劑制備技術(shù)及新型催化劑材料的開發(fā)受到世界各國的高度重視，催化劑研發(fā)已經(jīng)成為國際上技術(shù)競爭的重要領(lǐng)域。中科院大連化學物理研究所化石能源與應(yīng)用催化研究部部長田志堅在接受記者采訪時表示，催化劑技術(shù)是相關(guān)產(chǎn)業(yè)優(yōu)先發(fā)展的重點，未來5年，使用對人類和生態(tài)環(huán)境無毒、無害的催化劑獲得目標產(chǎn)物是綠色化學的追求目標，其中新型催化劑將扮演重要的角色，在資源利用、能源開發(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
田志堅表示，催化劑對提高化工和石化工業(yè)經(jīng)濟效益的作用不可估量。他舉例說，精細化學品是技術(shù)密集、品種多、產(chǎn)量小、附加值高的化工產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程的反應(yīng)種類也多。一種精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)包括很多反應(yīng)步驟，而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，純度要求高，生產(chǎn)流程長，要做到這些就需要采用新的催化技術(shù)。
他認為，為了實現(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)鏈更加科學完整，應(yīng)研制新型、高效、可見光誘導的光催化劑，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。
當前，市場原料不斷劣質(zhì)化，石油產(chǎn)品需求不斷增長，環(huán)保法規(guī)進一步嚴格，煉油催化劑需求非常強勁；化合物催化加氫可直接提高收率，同時催化劑可直接循環(huán)使用，因而全球加氫工藝催化劑增長速度預計達30％~40％；環(huán)氧乙烷和環(huán)保催化劑需求年增速也分別達到10％和8％，隨著乙二醇和聚酯纖維需求迅猛增長，特別是中國市場快速增長推動了環(huán)氧乙烷市場的發(fā)展，降低氧化氮和二 英排放的硬性要求還拉動了環(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，具有較好的發(fā)展前景。
原始創(chuàng)新機遇眾多
在科技演變過程中，催化劑將是競爭的焦點。我國催化劑研制要瞄準國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，要有科學性、前瞻性，新能源、新材料等新興產(chǎn)業(yè)和先導產(chǎn)業(yè)應(yīng)該是今后最具吸引力的目標市場。
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化制備工藝為重要前提，未來催化劑材料是新催化劑和新工藝開發(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多種催化劑工藝過程產(chǎn)生影響，具有工業(yè)應(yīng)用前景，在這一研究領(lǐng)域進行原始創(chuàng)新的機會也很多。目前世界新興催化劑材料主要有：納米分子篩復合材料、負載型雜多酸、過渡金屬氮化物/碳化物、離子液體、新體系氧化材料等，這些將是今后我國催化技術(shù)原始創(chuàng)新的重點。
清潔生產(chǎn)有“直通車”
用催化過程生產(chǎn)的各類有機化學品中，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程是一個環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)過程，但國內(nèi)的大型氧化裝置均為國外引進技術(shù)。不過，在烴類選擇氧化催化新材料的設(shè)計和制備、氧化新方法和新工藝的開發(fā)方面，我國已經(jīng)取得了突破性進展。
6月15日，大連化物所徐杰研究員在接受記者采訪時表示，由他主持的中國科學院重要方向項目“烴類選擇氧化制對苯二甲酸產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”日前通過中科院高技術(shù)研究與發(fā)展局組織的驗收，其開發(fā)的非金屬類催化新材料應(yīng)用于烴類選擇氧化反應(yīng)，不僅實現(xiàn)了溫和條件下的高選擇氧化，而且還將氧化過程從傳統(tǒng)的金屬催化劑中解放出來。
大化所設(shè)計開發(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。
該項目還開發(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發(fā)。研制的固體復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。項目組發(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)己烷過程，完成了工業(yè)化試生產(chǎn)。