O professor Bao Xiaojun (sentado no meio) e os membros da equipe analisam os dados da imagem. (Foto fornecida pelo entrevistado)

4月10日，一则重磅消息从福州大学化工学院、清源创新实验室传出：鲍晓军教授、朱海波教授课题组联合多家单位，历经6年攻坚，成功研制出首款具备“自愈再生”功能的智能丙烷脱氢铂催化剂，首次实现了催化剂在无氯条件下完全再生，解决了现有再生过程产生大量氯污染物和反应器腐蚀的问题。

Dois designs disruptivos

O propileno é uma matéria-prima química básica para plásticos, tapetes, máscaras, peças automotivas e outros produtos, e é essencial na vida moderna. Com o desenvolvimento da economia global, sua demanda de mercado continua a crescer. Atualmente, cerca de 10% do propileno é produzido pela tecnologia de desidrogenação de propano (PDH). A revolução do gás de xisto tornou o propano abundante e barato, tornando a tecnologia PDH uma "trilha estrela" na indústria química.

No entanto, os catalisadores de cluster de platina suportados comumente usados para desidrogenação de propano em propileno têm sérias desvantagens. Sob condições severas de trabalho, os átomos de platina no catalisador são fáceis de agregar de aglomerados de nível atômico em centenas de partículas nanométricas, resultando na inativação da sinterização do catalisador.

Para reativar o catalisador desativado, o processo tradicional precisa queimar os depósitos de carbono em uma atmosfera oxidante contendo gás cloro altamente tóxico e induzir a redispersão de partículas de platina com a ajuda do cloro. No entanto, esse processo tem desvantagens óbvias, não apenas corroendo seriamente o equipamento de produção, mas também emitindo um grande número de poluentes contendo cloro no processo de produção e gerando uma enorme quantidade de emissões de carbono, e o custo de proteção ambiental é impressionante.

A equipe de Bao Xiaojun e Zhu Haibo aceitou o desafio e ancorou com precisão o cerne do problema: evitar o uso de cloro e prolongar a vida útil do catalisador. Para esse fim, eles passaram 6 anos reconstruindo a estrutura do catalisador e, finalmente, alcançaram um grande avanço - um catalisador de platina carregado com zeólita contendo germânio surgiu.

Segundo relatos, essa conquista inovadora contém dois projetos disruptivos: um é encapsular partículas de metal de platina em peneiras moleculares contendo germânio para formar uma "casa segura de favo de mel", que pode garantir que os átomos de platina não coalescem mesmo a uma alta temperatura de 800 ° C; Em segundo lugar, quando o catalisador é desativado por deposição de carbono, ele é aquecido com ar e as partículas de platina se "desintegram" automaticamente em um estado atômico único, e a deposição de carbono pode ser remontada e retomada após a queima, sem a necessidade de gás cloro em todo o processo, e o ciclo de regeneração é bastante estendido.

该催化剂极为神奇，在“脱氢反应-烧炭再生”循环中展现出“Pt8团簇⇌Pt1单原子”动态可逆转化的特性。在800℃氧化环境连续处理长达10天后，孔道内铂物种稳如泰山，首次达成无氯氧化气氛中超百次完全再生，为全球化工界所瞩目。

Uma revolução verde está se formando

作为我国石油加工领域学术带头人之一，鲍晓军近30年投身理论研究与技术研发。据清源创新实验室介绍，针对汽油质量升级难题，他带领团队研发三代成套技术，市场占有率超三分之一，助力生产超1亿吨清洁汽油，利润超200亿元。

Falando sobre essa grande conquista, Bao Xiaojun disse que a conquista abre uma nova maneira de resolver problemas de processo e projetar catalisadores de metais preciosos, dando aos catalisadores industriais recursos de "auto-adaptação" e "autocura", tornando-os avançados em catalisadores inteligentes que podem responder com flexibilidade a diferentes ambientes.

As vantagens desta tecnologia são notáveis. Em termos de proteção ambiental, o processo de regeneração de cloro será eliminado da raiz, o uso de cloro será eliminado e as emissões de carbono serão reduzidas; Economicamente, reduz o consumo de energia de regeneração, reduz a corrosão do equipamento e prolonga a vida útil; Em termos de desempenho, o laboratório mostra que o ciclo de regeneração contínua é mais de 10 vezes maior que o dos catalisadores tradicionais, e tem grande potencial, o que se espera que abra um novo caminho para o projeto de catalisadores anti-sinterização de alta temperatura e promovê-los para outros campos químicos.

A pesquisa da equipe de Bao Xiaojun é muito mais do que isso, desde o catalisador de desidrogenação de propano de "regeneração auto-regenerativa" até o catalisador de desnitrificação de gases de combustão de "redução de poluição e redução de carbono", uma revolução verde causada por catalisadores de peneira molecular está se formando.

Diante dos desafios de greening, preparação de alto desempenho e baixo custo de materiais de peneira molecular, a equipe propôs uma rota de síntese verde de baixo custo para a preparação de peneiras moleculares de alto desempenho com base na despolimerização em nanoescala e remontagem de minerais naturais, e concluiu a produção piloto de aumento de escala e avaliação de desempenho piloto de uma série de peneiras moleculares microporosas e peneiras moleculares de heteroátomos. Os resultados da pesquisa tornam a síntese de materiais catalíticos de peneira molecular de alto desempenho verdes e também abrem um novo caminho para a utilização de alto valor agregado de minerais naturais baratos e ganharam o primeiro prêmio de pesquisa básica da Sociedade de Química e Engenharia da China em 2022 anos.

Com base na tecnologia pioneira de síntese verde de peneira molecular usando minerais naturais de silício-alumínio como matéria-prima, a equipe incubou 27 empresas iniciantes de alta tecnologia em Shaowu, Nanping, e realizou a transformação e implementação de peneiras moleculares ZSM-0 porosas de grau e catalisadores à base de peneira molecular. Atualmente, a série de catalisadores à base de peneira molecular para hidrogenação e modificação da gasolina de craqueamento catalítico desenvolvida pelo professor Bao Xiaojun tem sido usada em larga escala em 0 conjuntos de unidades em todo o mundo e ganhou o segundo prêmio do Prêmio Nacional de Progresso em Ciência e Tecnologia duas vezes.

Resultados da pesquisa "saem" do laboratório

No distrito de Quangang, cidade de Quanzhou (campus de Quangang, escola de engenharia petroquímica, universidade de Fuzhou), conduzido pelo governo municipal de Quanzhou, contando com a universidade de Fuzhou e a Sinochem Quanzhou Petrochemical Co., Ltd. para construir conjuntamente um dos primeiros laboratórios da inovação na província de Fujian - o laboratório da inovação de Qingyuan, Bao Xiaojun atua como o diretor executivo do laboratório.

Bao Xiaojun disse que o laboratório adere ao conceito de "P&D empresarial cai no laboratório, e o laboratório é construído na cadeia industrial" e faz todos os esforços para acelerar a transformação das conquistas. Ele acredita que a escala piloto de tecnologia e produtos é apenas o ponto de partida, e a profunda integração da cadeia de inovação e da cadeia industrial é a chave para realizar a industrialização e formar um novo cluster industrial. Hoje, a equipe de pesquisa liderada por ele está explorando e praticando ativamente e caminhando constantemente neste caminho de desenvolvimento integrado.

Com a vantagem da profunda integração da indústria, universidade, pesquisa e aplicação no laboratório, a equipe usa a tecnologia e os produtos de seus próprios direitos de propriedade intelectual como portador e integra habilmente uma série de tecnologias de ponta da equipe e pesquisadores como o professor Cai Weilong, como "catalisador de desnitrificação de gás de combustão à base de peneira molecular", "tecnologia-chave de fibra de alto desempenho de sulfeto de polifenileno", "tecnologia-chave de material filtrante revestido de alto fluxo com economia de energia", "tecnologia de preparação de material de filtro catalítico de alto fluxo", etc., e desenvolveu uma tecnologia integrada de desnitrificação SCR de alta temperatura e baixa poeira.

Esta tecnologia central foi selecionada na lista de equipamentos técnicos práticos e projetos de demonstração para proteção ambiental ecológica da Associação da Indústria de Proteção Ambiental da China por 4 anos. Com esta tecnologia, o Laboratório de Inovação Qingyuan incubou sucessivamente 0 empresas start-up de alta tecnologia na cidade de Quanzhou em 0 e 0 anos, e também atraiu 0 empresas relacionadas de Hangzhou e outros lugares para se mudarem para o Parque Industrial Huidong New Energy no condado de Hui'an.

A equipe de Bao Xiaojun sempre ancorou a direção de desenvolvimento de produção e pesquisa e enfrentou o vento e as ondas por todo o caminho. Por um lado, eles trabalham com empresas líderes para construir centros de P&D para injetar poder crescente na iteração da tecnologia; Por outro lado, empresas estatais locais foram introduzidas para criar fundos de capital de risco para enriquecer o processo de industrialização de tecnologias independentes de pesquisa e desenvolvimento com "água viva" financeira e acelerar o ritmo das conquistas de inovação do laboratório para o mercado.

Impulsionada por esta série de medidas inovadoras, a equipa tomou a iniciativa de integrar empresas líderes nas áreas de materiais catalíticos, conservação de energia e proteção ambiental, e fabrico de equipamentos para construir um cluster industrial. Existem muitos projetos, como linha de produção de peneira molecular de heteroátomo de 20 toneladas/ano, linha de produção de catalisador de desnitrificação de fase de favo de mel de 0m^0/ano, etc., com novas tecnologias para redução de poluição e redução de carbono como o principal negócio, e espera-se que o valor da produção exceda 0 bilhão de yuans nos próximos 0 anos, contribuindo para o desenvolvimento verde da indústria química.