天津大学日前打破传统实验“试错法”局限,取得了开发重要化工催化材料的新进展。该校新能源化工团队通过合金催化剂“孤立度”描述符的构建,只需向程序输入催化剂结构参数,就能够实现烷烃脱氢催化剂“一键筛选”。
传统丙烯生产工艺采用实验“试错法”研发催化剂,往往需要数月甚至数年时间,消耗大量人力物力财力。通常,采用“试错法”得到的催化剂结构、组成较为复杂,导致催化剂-反应性能的构效关系难以明确,这也成为催化剂开发创新的“屏障”。
天津大学新能源化工团队以“实践论”为指导,提出了“催化微环境预测催化性能”的方法。他们创新算法,借助计算机程序发现了烷烃脱氢“单位点”合金催化剂的设计新途径,即只需获得催化剂的电子、几何结构参数“孤立度”,就能描述出烯烃选择性等性能,从而加速遴选性能优异的催化剂材料。基于该方法,研发的新型铂基催化剂贵金属用量降低超60%,可大幅度节约生产成本,提升了催化剂市场竞争力。实验证明,新型催化剂的丙烯选择性显著优于国际同类产品,且在长程稳定性和再生循环测试中均保持稳定。
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