作者：张孜翰、张净铭

    近日，由武汉理工大学材料等学院的张净铭、刘一航、张孜翰、雷坤浩、高成凤、吴思佳、邹进成七位本科生组成的节能减排团队在高品质石油催化剂绿色制备技术——一步液滴法的研究上取得了新的突破。在陈丽华老师的指导下，该节能减排团队已探索出了一种高效绿色的石油催化技术。

    我国是石油化工大国，2017年石油化工产业产值已达14.5万亿元，22种主要化工产品的产量居世界第一，然而我国传统的催化剂制备技术由于其能耗高、污染大、性能一般，使得我国石油化工产业催化剂供不应求，且核心技术遭到国外封锁。据不完全统计，2018年中国的炼油能力达80000吨/年，且数量还在增加。如何充分利用我国的石油化工资源，加强石油催化剂在炼油中的的催化效率，对增加经济效益和保护环境有重要战略意义。因此，发展高性能、低能耗催化剂绿色制备技术刻不容缓。

    据了解，我国石油催化剂现存的问题表现在催化效率低、寿命短、稳定性差、制备工艺污染严重之中。我国传统的工业催化裂化催化剂多由高岭土、氧化铝和功能成分做基体通过粘结的方法担载催化活性组分沸石分子筛，其催化剂中载体材料和沸石分子筛之间的不同等级孔道相互独立无法有效贯通，是导致其催化活性低、寿命短、稳定性差的根本原因，且催化剂载体氧化铝的合成方法主要是碱沉淀法和酸沉淀法，这些制备过程由于使用无机酸或水溶剂，必然伴随着大量的废液，造成大量的环境污染。

    针对传统催化剂的四大问题，他们研发出一套可以适应不同经济、性能需求的具备高催化活性、长使用寿命及高稳定性的等级孔Al₂O₃材料的可调控体系。据节能减排团队张净铭同学介绍，通过在结构上利用等级孔氧化铝的孔孔交叉贯通性及孔道体系各属性的可调性来提高催化剂的流通性进而提升催化效率。从材料方面，等级孔氧化铝的孔道比例、 孔径分布、比表面积、孔表面属性、纯度、热稳定性及机械强度可控调节化与传统催化剂所采用的普通氧化铝载体相比，有了质的提升。制得的氧化铝载体材料相较于当前的传统催化剂所用的氧化铝材料，具有高活性、长寿命及高稳定性等优点。从技术方面：本项目针对石油工业污染严重的问题，旨在开发出最优化等级孔氧化铝载体材料的一步液滴法快速制备技术，突破国外技术的封锁，所开发出γ-Al₂O₃材料具有高的比表面积，可实现工业化生产，且低成本、绿色化等级孔催化剂的制备技术的研发，从而实现了石油产业的减排目的。

    据悉，该成果目前正在申请4项国家发明专利，题为“一种等级大孔-介孔γ-Al2O3催化剂载体材料制备方法及其孔道属性调节体系”、“一种不同钛硅比的具有晶间介孔的等级孔TS-1分子筛单晶及其制备方法”、“一种具有晶间介孔的等级孔SAPO-34分子筛单晶及其制作方法”、“一种铜基MOF碳化衍生催化材料的制备及作为选择性催化加氢催化剂的应用”。

    据悉，以上是该节能减排竞赛小组阶段性的成果，他们将于2019年4月上旬参加全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛武汉理工大学校内选拔赛。