先进催化材料高效环保

　　固体催化是化学工业的基石，也是实现能源转化、环境净化和清洁合成的核心技术。创制先进催化材料是开启解决能源、环境问题之门的金钥匙。

　　 大连理工大学副教授、博士生导师赵忠奎,带领“先进催化材料”研究组，在多项国家自然科学基金项目、辽宁省基金项目、教育部新世纪优秀人才支持计划项目及企业合作项目等的资助下，围绕能源、环境所面临的突出问题，开展了纳微催化材料的理性设计、可控构筑及纳微结构和表界面调控研究。已在催化新材料与催化化学、精细化工催化、能源和环境催化等领域取得了一些突破。

　　 相对于金属催化剂，无机非金属碳质催化剂具有成本低廉、环境友好、无重金属污染、耐腐蚀等诸多优势，从而在精细化工清洁制备、绿色能源转化与存储、环境净化等方面备受关注。

　　 “通过开展纳米碳催化乙苯、低碳烷烃的直接脱氢制烯烃，及光催化光解水制氢、有机污染物降解等方面的研究。研究人员构建了新型高效的非金属碳催化剂，建立了简单、有效的碳材料微结构和表面化学性质调控方法，实现了同步表面结构缺陷产生和杂原子掺杂改性等。” 赵忠奎说。

　　 举例来看，精细化工步骤多、污染重，精细化工绿色化至关重要。“研究组开展了精细化工清洁制备研究，通过催化剂的微结构和表面化学性质调控，取得了较好的进展。” 赵忠奎说，研究人员已实现了清洁反应溶剂等精细化学品及中间体的高效清洁合成。

　　 氢气是重要的新能源，合成气是天然气、煤高效清洁利用的中枢产品。

　　 研究人员开展了氢气的制备、纯化，及合成气催化转化等方面的研究。通过甲烷重整制氢及合成气，以及光解水制氢的研究，开展了富氢气体中CO的优先氧化，及合成气催化转化制烯烃和含氧化合物的研究。

　　 “通过纳米钴基催化剂的研究，显著降低了CO完全转化的起始温度并有效拓展了完全转化的温度窗口；通过新型镍基催化剂的研究，提升了其催化活性和稳定性。”赵忠奎说。

　　 光催化能量转化是环境净化式催化领域的热点之一。研究人员正在开展纳米异质结的构筑及其几何结构、电子结构、光学性质及光催化性能的调控研究。

　　 “通过纳米异质结的构筑与调控，来调节半导体的能带、电子——空穴的再复合性质、吸光效率、载流子迁移效率及催化剂活性位可接近性，进而调控其光催化性能，力图构筑新颖高效的能量转化、环境净化用光催化剂。” 赵忠奎说。

　　 目前，研究人员创制的烷基甲基萘磺酸盐系列表面活性剂，室内驱油试验显示可提高采收率20%，并可实现无碱驱油。此外，还开展了高性能木质素磺酸盐国产染料分散剂。该分散剂具有低成本、热稳定性高的特点，可望替代进口的Reax-85A，实现高品质染料分散剂的国产化。