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)成為國際上技術競爭的重要領域。中科院大連化學物理研究所化石能源與應用催化研究部部長田志堅在接受記者采訪時表示，催化劑技術是相關產(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)過程的反應種類也多。一種精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)包括很多反應步驟，而且產(chǎn)品結構復雜，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。
他認為，為了實現(xiàn)從源頭消除污染，應注重研發(fā)用于化石能源綠色高效轉化、合成氣催化轉化制液體燃料、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，應研制新型、高效、可見光誘導的光催化劑，并將其應用拓展到環(huán)保、建材、軍工、電力等領域，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、異構化等重要反應中替代傳統(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)應該是今后最具吸引力的目標市場。
新型催化劑和相應的催化工藝的出現(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)應用前景，在這一研究領域進行原始創(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。不過，在烴類選擇氧化催化新材料的設計和制備、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)化關鍵技術”日前通過中科院高技術研究與發(fā)展局組織的驗收，其開發(fā)的非金屬類催化新材料應用于烴類選擇氧化反應，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，反應運行平穩(wěn)，不堵管不結焦，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、反應條件溫和等特點。項目組發(fā)展了反應控制相轉移催化新材料，丙烯環(huán)氧化制環(huán)氧丙烷轉化率達到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)。