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丙烯是世界上产量最大的化工品之一，也是塑料、橡胶、纤维、医药等领域重要的基础化工原料。7月19日，一项来自天津大学新能源化工团队的突破性研究成果以封面论文的形式在《科学》上发表。该团队研发出一种成本低廉、对环境友好的新型丙烯催化剂，为低碳烯烃生产技术的可持续发展奠定了催化科学基础。
据了解，丙烯产业对全球石油化工产业链具有重要战略意义。2023年，我国丙烯产量为6000万吨左右，约占全球总产量三分之一，总产值超过6000亿元。在众多丙烯生产技术中，丙烷脱氢工艺因经济效益高、石油依赖低成为主流选择。然而，传统丙烷脱氢催化剂原料稀缺且昂贵、环境污染严重，导致行业面临可持续发展的挑战。因此，更高效、更廉价、更环保的下一代丙烯催化剂，已成为全球化工行业竞相抢占的科技制高点。
天津大学新能源化工团队在团队负责人巩金龙教授带领下，围绕“双碳”目标，针对当前传统丙烷脱氢催化剂使用贵金属或高毒性元素的现状，大胆提出一个科学假设，即使用价格低廉且对环境友好的氧化物与金属产生电子作用，从而促进催化过程。
根据这一思路，团队历时五年，研发出氧化钛-镍复合催化剂。据介绍，钛储量丰富，多于常见的铜、锡、铅、锌等元素。我国钛储量居世界前列，全球镍资源也十分丰富。团队通过控制氧化钛在金属镍颗粒表面的覆盖程度，实现了氧化钛和镍之间电子转移的精准调节，在提升催化活性的同时，抑制了裂解、积碳等副反应的发生。
实验结果显示，这种新型催化剂表现出优异的丙烯选择性及稳定性，性能优于国际同类产品。其可节约成本30%-50%，同时实现催化剂制备使用过程无毒且低能耗，为发展下一代高效、廉价、环保可持续的丙烯催化剂奠定了科学基础。
论文共同第一作者、天津大学化工学院陈赛博士介绍：“下一步，我们将继续深耕丙烷脱氢技术领域，助力我国自主掌握下一代丙烯催化剂的关键核心技术，推动化工行业向更环保、高效、可持续的方向发展。”
据介绍，中国科学院物理研究所也参与了合作研究。
(天津大学供图)
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