中国催化30年讲义课件

单击此处编辑标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,中国催化三十年发展,-1982-2012-,中国催化三十年发展-1982-2012-,建国以来形成了以张大煜、蔡鎦生、蔡启瑞、余祖熙、闵恩泽等老一辈科学家为代表的中科院、高校和产业部门的研究院构成催化研究队伍的三个方面军，在文革期间遭到严重破坏：研究设备残缺陈旧、研究队伍断层、经费短缺。,进入上世纪八十年代改革开放以来，为了发展，经过中科院、教委、科委精心策划先后筹建了以下多个团队：,建国以来形成了以张大煜、蔡鎦生、蔡启瑞、余祖熙、闵恩泽等老一,（,1,）以郭燮贤、辛勤、徐奕德、熊国兴等为学术带头人的催化基础国家重点实验室和林励吾、李文釗、王弘立、郑禄彬等化物所团队；,（,2,）以蔡启瑞、万惠霖、张鸿斌等为学术带头人的固体表靣物理化学国家重点实验室；,（,3,）以彭少逸、钟炳、陈诵英等为学术带头人的煤转化国家重点实验室；,（,4,）以李树本、殷元骐、王弘立、陈英武、沈师孔、寇元等为学术带头人的羰基合成和选择氧化国家重点实验室和中科院兰化所团队；,（,5,）吴越等长春应化所团队；,（,6,）邓景发、高滋、郑绳安、李全芝等复旦大学团队；,（,7,）厐礼、李宣文、谢有畅、林炳雄等北京大学团队；,（,8,）陈懿、须沁华、颜琪洁等南京大学团队；,（,9,）蔡鎦生、郑作光、丁莹茹、甄开吉、吴通好等吉林大学团队；,（,10,）金松寿、郑小明、沈之荃等淅江大学团队；,（1）以郭燮贤、辛勤、徐奕德、熊国兴等为学术带头人的催化基础,（,11,）张鎏、赵九生、秦永宁、钟顺和天津大学团队；,（,12,）李赫晅、項寿鹤、陶克毅等南开大学团队；,（,13,）王祥生、蔡天鍚、何仁、金子林、杨锦宗等大连理工大学团队；,（,14,）刘化章等淅江工业大学团队；,（,15,）黄鈡涛、曾绍愧等华南理工和中山大学团队；,（,16,）汪仁、李承烈等华东理工大学团队；,（,17,）魏可镁等福州大学团队；,（,18,）闵恩泽、李大东、何呜元、汪燮卿、舒兴田等中石化北京石科院团队；,（,19,）张式、关兴亚、陈庆龄等上海石化院团队；,（,20,）韩崇仁、胡永康等抚顺石化院团队。,（11）张鎏、赵九生、秦永宁、钟顺和天津大学团队；,中国石化总公司、国家基金委的建立进一步促进了中国催化科学技术的发展。研究生制度的恢复促进了催化人才队伍的培养，造就了一批催化界的精英。在这样一批学术带头人的精心策划和努力下全方位的开展国际合作、大批人被选送出国学习、工作、吸收先进国家的科学技术（他们之中相当多的人成长为遍布世界各发迖国家的精英）。,为使中国催化界走向国际催化学术舞台，积极参加和主办国际学术会议，先后主办了“中日美催化会议,-,后來发展成泛太平洋国际催化会议”、“国际溢流学术会议”、“催化和膜科学大会”等。推动、签订了诸多同日本、欧洲、美国、俄罗斯的双边，多边等的国际科技合作项目。鉴于石油资源的日趋匮乏李文釗等组织了“天然气转化利用”国家八五计划项目。,为了争取研究経费、凝练学术命题和聚集人才，郭燮贤、蔡启瑞、彭少逸、闵恩泽、陈懿等人策划了“煤、石油、天然气优化利用的科学基础”八五攀登项目得到中石化和国家基金委的资助。它是国家当时对催化领域最大支持项目，其命题也是中国在相当一段历史时期的永恒主题，后来的“九五”重大、重大基金、“,973”,、“,863”,等项目给催化科学技术的发展以极大的支持。在这期间创刊（复刊）了“催化学报”、“分子催化”、“燃料化学学报”、“天燃气化学”“石油学报、”“石油炼制”“工业催化”、“石油化工”等主流催化杂誌；恢复成立了催化委员会及常设秘书处；确立了每两年举办一次的全国催化会议现已开了,14,届参会人数从百余人发展至今,1500,余人，促进了学术、技术交流。,中国石化总公司、国家基金委的建立进一步促进了中国催化科学技术,目前，同在国际上主要催化大国、强国迠立了实质性的合作关系；在几乎所有催化国际主流杂志都有中国催化学者任编委和国际顾问；亚太催化委员会的秘书処常设在中国；蔡启瑞、郭燮贤、陈懿、何鸣元和李灿代表中国催化学会先后任国际催化理事会理事；,2004,年李灿当选国际催化理事会副主席、,2008,年升任主席，这是中国催化学者第一次当选国际催化理事会主席，表明中国催化受到国际催化界的重视。上述种种举措和老一代催化界精英们追求卓越的奋发努力和献身精神为造就现今中国催化界的辉煌奠定了基础。,目前，同在国际上主要催化大国、强国迠立了实质性的合作关系；在,一、催化基础研究,1.,催化基础,80,年代科学春天的到来，我国催化领域的学者得益于改革开放政策的支持，通过国内外学术交流，接触国际催化理论的新思想，把注意力集中在催化新材料、新反应、新表征方法的开拓研究。自从张大煜先生提出“表面键”概念和在多年工业催化剂研发的基础上提出了“催化剂库”的概念,阐述了工业催化剂研发中催化剂移植的作用后，陈荣、郭燮贤发表了“化学吸附复盖度和动力学关系”认为空的活性中心对反应物分子的活化也起重要作用。继之，郭燮贤和日本的田丸谦一合作研究了吸附促进脱附机理，即“,AAD,机理”，进一步研究了吸附分子与活性中心之间的相互作用。蔡启瑞、万惠霖等对,FT,合成的中间物种和机理以及低碳烃氧化反应的氧物种开展了系统性的研究。彭少逸等则提出超细粒子催化剂对,CO,加氢的产品分布的解释及隋性气体脱氧剂的研制发挥了重要作用。闵恩泽指导开展新催化材料、催化新反应和新反应工程的导向性基础研究，包括：非晶态合金、纳米分子筛等，为炼油、石油化工催化剂制造技术奠定了基础；指导化纤单体己内酰胺成套绿色制造技术的开发；由于他对我国石油炼制、石油化工等的巨大贡献，荣获“中国催化成就奖”和,2007,年度“国家最高科学技术奖”，成为中国催化界的泰斗。,一、催化基础研究 1.催化基础,2.,催化剂表征新方法的建立和应用,催化理论的深化是同现代表征技术、计算化学、材料科学尤其是九十年代发展起來的纳米科学宻切相关。所以，中国催化界同仁始终十分重视新表征技术的发展：辛勤等利用双分子探针的原位红外光谱方法研究硫化态,Co-Mo/Al2O3,催化剂活性中心相互作用，实验发现了,Co-Mo,活性相之间的氢溢流作用，可有效地研究活性相间的相互作用；他们发展了系列原位分子光谱方法先后被国内外百余实验室采用，编撰了三本专著，举办了多次全国讲座、学习、研讨班促进了催化原位表征技术在国內的普及推广。李灿等人研发紫外拉曼光谱技术並将其应用于催化材料研究，发现紫外拉曼光谱是探测金属氧化物表面层物相的一种灵敏技术，建立了鉴定杂原子分子筛活性中心的紫外共振拉曼光谱表征新方法，发展了分子筛合成过程原位紫外拉曼光谱技术，并将紫外拉曼光谱仪推向产业化，使我国拉曼光谱的催化表征研究处于国际领先水平。韩秀文、包信和、贺鹤勇等发展的原位固态,NMR,技术方法应用于催化剂和催化反应研究（多孔材料的酸性表征、中间物种识别,）取得了新进展。丁莹茹；林励吾、章素、沈俭一等发展了原位的穆斯堡尔谱并用于催化剂的原位表征。利用国产深紫外激器做光源，包信和、傅强研发了深紫外光电子能谱仪；李灿、冯兆池研发了深紫外拉曼光谱仪为催化剂表征提供了新手段。目前，国内催化界主流实验室已能在较高层次上掌握了原位,X-,光衍射、能谱、分子光谱、磁共振、和超高分辫分析电镜等催化剂表征技术；计算化学在催化研究中也得到广泛应用，水平有了实质性的提高。,2.催化剂表征新方法的建立和应用,3.,上世纪八十年代以來开发的新催化反应,在国内外热衷于发展甲烷氧化偶联制烯烃的热潮中，王林胜、徐奕德等人首先发现甲烷在无氧条件下可在分子筛担载的催化剂上芳构化取得芳烃和氢气，引起国内外催化界的重视，进一步与包信和、林励吾等合作对其进行了系统深入研究，初步确认与分子筛骨架发生交换作用的双核钼物种为该反应的活性中心並提出反应机理。寇元等提出了多相催化剂液相负载的新设计思想：“将纳米粒子催化剂“固定”在离子液体中而不是负载在固体表面上以创造出三维的多相催化剂”，费托合成是煤制液体燃料的关键技术，但催化剂效率低，采用此方法制备的金属纳米粒子催化剂，在水相反应条件下，反应温度降低,100,度反应效率却提高了十多倍。该成果已技术转让给企业。徐杰等在开展烃类选择氧化催化剂活性相结构、催化剂表靣有机修饰效应、设计有机含氮非金属系列催化体系的研究基础上，成功进行了山梨醇制乙二醇、环已烷氧化制环已酮、对二甲苯氧化（,PX,）制对苯二甲酸（,PTA,）等过程的工业应用研究。其中利用醌类化合物为电子转移助剂与,N-,羟基邻苯二甲酰亚胺（,NHPI,）组成非金属有机催化体系，这是第一个不使用计量还原剂和自由基引发剂的用于温和条件下烃类氧化反应的有机催化体系。继而利用邻菲罗啉、吖啶黄、甲基紫、甲基蓝等的含氮正离子，在,NHPI,（或少量,NaBr,、,Br2,）的存在下，实现烃类氧化过程中的氧化,-,还原循环。所开发的非金属催化体系在环己烷氧化制环己酮关键技术开发上取得进展，成功完成,7,万吨,/,年规模的工业化应用试验。杨维慎、熊国兴、林励吾在国际上较早的开展了无机膜催化分离一体化的规律性研究，並将其用扵醇水分离已経成功地向产业转化。奚祖威团队于,2001,年发现了用双氧水丙烯环氧化“反应控制相转移催化过程”，发明了一类兼有均相催化与多相催化优点的杂多酸催化剂，为解决均相催化剂难以分离的关键问题提供了一条新途径。相关技术正在工业开发中。进入,2000,年，为发展未来可再生能源，李灿等启动太阳能光催化制氢和转化二氧化碳的研究，在基础研究方面取得进展，并牵头组织中国科学院太阳能行动计划。,3.上世纪八十年代以來开发的新催化反应,4,催化新材料应用和开发,闵恩泽、宗保宁等研发的“非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺的创新与集成”包括非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺。将晶态催化剂的结构非晶化，使广泛应用的雷尼镍催化剂加氢性能产生质的飞跃。通过加入原子半径大的稀土提高晶化势能垒和碱抽提铝，突破了非晶态合金作为实用催化材料热稳定性差、比表面积小的限制。开发关键生产设备、优化生产工艺，建成百吨级非晶态镍生产装置。实现了高效链式操作状态的控制和均匀磁场的放大，提出了不同反应所适用的工艺流程。非晶态镍已用于己内酰胺加氢精制过程替代进口雷尼镍；用于改造国外己内酰胺氧化精制技术为加氢精制；部分替代,Pd/C,催化剂用于苯甲酸加氢过程；还用于多家药物中间体和葡萄糖加氢的生产企业。,杨宝山、周业慎、张涛等历时四十年研制成功的航天系列肼分解催化剂，解决了航天飞行器姿态和轨道控制的难题，是航天技术的一大飞跃。先后获国家科技进步特等奖一次；国家发明二等奖四次；国家科技进步二等奖一次；省部级奖多次。张涛等针对金属催化剂易被氧化、中毒和烧结等问题，他们采用复合氧化物取代金属催化剂，通过氧化物组分之间的协同效应，获得了高浓度过氧化氢分解的高效催化剂。拓展了航天航空催化技术应用的新领域，利用过氧化氢催化分解作为化学激光引射气源，发明了耐高温氧化的过氧化氢复合氧化物催化剂和环式薄层催化分解反应器，解决了大规模工程应用中反应物床层均匀分布和热管理的问题，实现了无毒催化分解技术的首次工程应用，为我国化学激光发展做出重要贡献。,4催化新材料应用和开发,二、三十年來工业化重大成果,1,、炼油催化技术,催化裂化及加氢裂化,北京石油化工科学研究院研发的,中压加氢裂化技术（,RMC,）,|,采用一段串联一次通过或循环的工艺流程，以高加氢脱氮活性,RN,系列精制催化剂，与裂化活性高、选择性好、抗氮能力强的,RT,系列加氢裂化催化剂组合，两种催化剂串联装填在一个反应器或两个反应器中。,RMC,技术所使用的催化剂具有活性高、选择性好，反应温度低、空速高、氢油比低，液体产品收率高，气体产品少，产品质量好等特点；“,重质组分催化裂解制取低碳烯烃工艺及催化剂（,DCC,技术）”,以重质馏分油为原料，采用提升管加床层的方式，应用,CHP-1,固体酸催化剂，在相匹配的工艺技术条件下，制取丙烯为主的气体烯烃的新技术；,