固體催化(hua)(hua)是(shi)化(hua)(hua)學工業(ye)的基石，也是(shi)實現能源(yuan)轉化(hua)(hua)、環境凈化(hua)(hua)和(he)清潔合成(cheng)的核心技術(shu)。創(chuang)制先進催化(hua)(hua)材(cai)料是(shi)開啟解(jie)決能源(yuan)、環境問題之門(men)的金鑰匙。

大(da)連(lian)理工大(da)學(xue)副教授、博士生(sheng)導師趙忠(zhong)奎,帶領(ling)“先進催(cui)(cui)化(hua)(hua)材料”研究組(zu)，在多(duo)項國家自(zi)然科學(xue)基(ji)金項目(mu)、遼寧省基(ji)金項目(mu)、教育部新(xin)世紀優秀人(ren)才支持計劃項目(mu)及企(qi)業合作項目(mu)等的資助下，圍繞能源(yuan)、環(huan)(huan)境所面臨的突出(chu)問題，開展了納(na)微催(cui)(cui)化(hua)(hua)材料的理性設計、可控(kong)構筑及納(na)微結(jie)構和表界面調控(kong)研究。已在催(cui)(cui)化(hua)(hua)新(xin)材料與催(cui)(cui)化(hua)(hua)化(hua)(hua)學(xue)、精細化(hua)(hua)工催(cui)(cui)化(hua)(hua)、能源(yuan)和環(huan)(huan)境催(cui)(cui)化(hua)(hua)等領(ling)域取(qu)得了一些突破。

相對于(yu)金(jin)屬催(cui)(cui)化劑，無機非金(jin)屬碳質(zhi)催(cui)(cui)化劑具有(you)成本低廉(lian)、環(huan)境友好、無重(zhong)金(jin)屬污染、耐腐蝕等諸多優勢，從而在精細化工清潔制(zhi)備、綠色能源(yuan)轉化與存(cun)儲、環(huan)境凈化等方面備受關注。

“通過開展納米碳(tan)(tan)催化(hua)(hua)(hua)乙苯(ben)、低碳(tan)(tan)烷烴的(de)(de)直接(jie)脫氫制(zhi)烯(xi)烴，及光催化(hua)(hua)(hua)光解(jie)水制(zhi)氫、有(you)機污染物降解(jie)等方面的(de)(de)研究。研究人員構(gou)建了新型高效(xiao)的(de)(de)非(fei)金屬碳(tan)(tan)催化(hua)(hua)(hua)劑，建立了簡單、有(you)效(xiao)的(de)(de)碳(tan)(tan)材料(liao)微結構(gou)和表面化(hua)(hua)(hua)學性(xing)質調(diao)控方法，實現了同步表面結構(gou)缺陷產生和雜原子摻雜改性(xing)等。”趙忠奎說。

舉例來看，精細(xi)(xi)化工(gong)步驟多、污染重，精細(xi)(xi)化工(gong)綠色(se)化至關(guan)重要。“研究組開展(zhan)了精細(xi)(xi)化工(gong)清(qing)潔(jie)制(zhi)備(bei)研究，通過(guo)催化劑(ji)的微結構和表面化學性質(zhi)調控，取得了較(jiao)好(hao)的進展(zhan)。”趙忠奎(kui)說(shuo)，研究人(ren)員已(yi)實(shi)現了清(qing)潔(jie)反應溶劑(ji)等精細(xi)(xi)化學品及(ji)中間(jian)體的高效(xiao)清(qing)潔(jie)合(he)成。

氫氣是(shi)重要的新能源，合成氣是(shi)天然氣、煤(mei)高效清(qing)潔利用的中樞產(chan)品(pin)。

研(yan)究(jiu)人(ren)員開展了氫氣(qi)(qi)的制(zhi)(zhi)備(bei)、純化(hua)，及合(he)(he)成氣(qi)(qi)催(cui)化(hua)轉化(hua)等方面的研(yan)究(jiu)。通(tong)過甲烷重整制(zhi)(zhi)氫及合(he)(he)成氣(qi)(qi)，以及光解水制(zhi)(zhi)氫的研(yan)究(jiu)，開展了富氫氣(qi)(qi)體中CO的優(you)先氧化(hua)，及合(he)(he)成氣(qi)(qi)催(cui)化(hua)轉化(hua)制(zhi)(zhi)烯(xi)烴(jing)和含氧化(hua)合(he)(he)物的研(yan)究(jiu)。

 “通(tong)過納米鈷基(ji)催化劑的(de)研(yan)究(jiu)，顯著降低了CO完全(quan)轉化的(de)起始溫度并有(you)效(xiao)拓展了完全(quan)轉化的(de)溫度窗(chuang)口(kou)；通(tong)過新型鎳基(ji)催化劑的(de)研(yan)究(jiu)，提升了其催化活性(xing)和(he)穩定性(xing)。”趙忠奎說。

光(guang)催化(hua)能量轉化(hua)是(shi)環境凈化(hua)式催化(hua)領域的(de)熱點之(zhi)一。研究(jiu)人(ren)員正在開展納米異質(zhi)結(jie)的(de)構筑及其(qi)幾何結(jie)構、電(dian)子結(jie)構、光(guang)學性質(zhi)及光(guang)催化(hua)性能的(de)調控(kong)研究(jiu)。

“通(tong)過(guo)納米異質(zhi)結(jie)的(de)(de)構筑與(yu)調(diao)(diao)控，來(lai)調(diao)(diao)節(jie)半導體的(de)(de)能(neng)(neng)帶、電子——空穴的(de)(de)再(zai)復合性質(zhi)、吸光(guang)(guang)效(xiao)(xiao)率、載流子遷移(yi)效(xiao)(xiao)率及催(cui)化劑(ji)活性位可接近(jin)性，進(jin)而調(diao)(diao)控其光(guang)(guang)催(cui)化性能(neng)(neng)，力圖構筑新穎高效(xiao)(xiao)的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)轉(zhuan)化、環境凈化用光(guang)(guang)催(cui)化劑(ji)。”趙忠(zhong)奎說。

目前，研(yan)究人員(yuan)創制(zhi)的(de)烷基甲基萘磺酸鹽系列表面活性(xing)劑，室內驅油試(shi)驗顯示可提高采收率20%，并可實現(xian)無(wu)堿(jian)驅油。此(ci)外，還(huan)開展了高性(xing)能木質(zhi)素磺酸鹽國產染料分散(san)(san)劑。該分散(san)(san)劑具有低成本、熱穩定(ding)性(xing)高的(de)特(te)點，可望替代(dai)進口的(de)Reax-85A，實現(xian)高品質(zhi)染料分散(san)(san)劑的(de)國產化。

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