先進催化材料高效環保

固體催化是化學工業的基石，也是實現能源轉化、環境凈化和清潔合成的核心技術。創制先進催化材料是開啟解決能源、環境問題之門的金鑰匙。

大連理工大學副教授、博士生導師趙忠奎,帶領“先進催化材料”研究組，在多項國家自然科學基金項目、遼寧省基金項目、教育部新世紀優秀人才支持計劃項目及企業合作項目等的資助下，圍繞能源、環境所面臨的突出問題，開展了納微催化材料的理性設計、可控構筑及納微結構和表界面調控研究。已在催化新材料與催化化學、精細化工催化、能源和環境催化等領域取得了一些突破。

相對于金屬催化劑，無機非金屬碳質催化劑具有成本低廉、環境友好、無重金屬污染、耐腐蝕等諸多優勢，從而在精細化工清潔制備、綠色能源轉化與存儲、環境凈化等方面備受關注。

通過開展納米碳催化乙苯、低碳烷烴的直接脫氫制烯烴，及光催化光解水制氫、有機污染物降解等方面的研究。研究人員構建了新型高效的非金屬碳催化劑，建立了簡單、有效的碳材料微結構和表面化學性質調控方法，實現了同步表面結構缺陷產生和雜原子摻雜改性等。” 趙忠奎說。

舉例來看，精細化工步驟多、污染重，精細化工綠色化至關重要。“研究組開展了精細化工清潔制備研究，通過催化劑的微結構和表面化學性質調控，取得了較好的進展。” 趙忠奎說，研究人員已實現了清潔反應溶劑等精細化學品及中間體的高效清潔合成。

氫氣是重要的新能源，合成氣是天然氣、煤高效清潔利用的中樞產品。

研究人員開展了氫氣的制備、純化，及合成氣催化轉化等方面的研究。通過甲烷重整制氫及合成氣，以及光解水制氫的研究，開展了富氫氣體中CO的優先氧化，及合成氣催化轉化制烯烴和含氧化合物的研究。

通過納米鈷基催化劑的研究，顯著降低了CO完全轉化的起始溫度并有效拓展了完全轉化的溫度窗口；通過新型鎳基催化劑的研究，提升了其催化活性和穩定性。”趙忠奎說。

光催化能量轉化是環境凈化式催化領域的熱點之一。研究人員正在開展納米異質結的構筑及其幾何結構、電子結構、光學性質及光催化性能的調控研究。

通過納米異質結的構筑與調控，來調節半導體的能帶、電子——空穴的再復合性質、吸光效率、載流子遷移效率及催化劑活性位可接近性，進而調控其光催化性能，力圖構筑新穎高效的能量轉化、環境凈化用光催化劑。” 趙忠奎說。

目前，研究人員創制的烷基甲基萘磺酸鹽系列表面活性劑，室內驅油試驗顯示可提高采收率20%，并可實現無堿驅油。此外，還開展了高性能木質素磺酸鹽國產染料分散劑。該分散劑具有低成本、熱穩定性高的特點，可望替代進口的Reax-85A，實現高品質染料分散劑的國產化。