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龍化云在實驗室。受訪者供圖

在化學(xué)工業(yè)中，催化劑如同一位無聲卻至關(guān)重要的指揮家，能精準(zhǔn)調(diào)控反應(yīng)路徑，加速目標(biāo)產(chǎn)物的生成，提升效率，牽動著工藝的綠色與經(jīng)濟(jì)命脈。

對于中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）高級工程師龍化云而言，催化劑既是貫穿他科研生涯的“日常伙伴”，也是他心里一直追求的“信仰”。

“我的目標(biāo)始終如一，就是做出能投入工業(yè)實際應(yīng)用的催化劑。”龍化云說，“我也希望自己像催化劑一樣，真正‘嵌入’團(tuán)隊，發(fā)揮更大作用。”

催化劑的“召喚”

龍化云與催化劑結(jié)緣于學(xué)生時代。

“我本科專業(yè)是精細(xì)化工，碩士期間的研究課題是精細(xì)化學(xué)品合成工藝開發(fā)，這是我第一次真正意義上接觸到Pd/C催化劑。”龍化云回憶道。

隨后，龍化云跟隨大連理工大學(xué)教授王祥生攻讀博士學(xué)位。求學(xué)期間，他經(jīng)常參加大連化物所的學(xué)術(shù)會議。“老師們交流時展現(xiàn)出的深厚功底和解決實際問題的能力都讓我心生向往。”2017年底，他正式加入大連化物所研究員黃家輝課題組。

真正從事催化劑設(shè)計工作后，他才了解到，實驗室的成功只是萬里長征第一步。催化劑設(shè)計的真正價值，在于能否經(jīng)受工業(yè)放大的嚴(yán)苛考驗。

2021年12月，在天津一個寒冷的冬日，龍化云迎來了科研生涯中一個“里程碑式”的挑戰(zhàn)——負(fù)責(zé)由他開發(fā)的催化劑在環(huán)氧丙烷新工藝中試裝置上進(jìn)行首次驗證。然而，推進(jìn)應(yīng)用的過程卻沒那么容易。

“當(dāng)催化劑投入裝置運(yùn)行一段時間后，活性突然變差，我們都特別焦慮。”龍化云回憶道。最終，他們在現(xiàn)場緊急對催化劑進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)是一個微小的誤操作導(dǎo)致催化劑中毒，而不是催化劑本身性能出現(xiàn)了異常，他們這才松了一口氣。

從裝置建設(shè)、水聯(lián)運(yùn)、氣密性試驗到催化劑裝填，每一個環(huán)節(jié)都凝聚著團(tuán)隊心血與期待。原料投料的那一刻，現(xiàn)場氣氛十分緊張。“當(dāng)看到反應(yīng)溫度曲線平穩(wěn)爬升，在反應(yīng)器出口檢測到產(chǎn)品，原料轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品選擇性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計值時，那種喜悅難以言表。”龍化云說。

中試場上“戰(zhàn)斗”

有了第一次中試經(jīng)驗，龍化云在催化劑設(shè)計之路上走得越發(fā)穩(wěn)健。

他與團(tuán)隊共同研制出具有高活性、高穩(wěn)定性和優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度的微球型鈦硅分子篩催化劑。為了推動其從實驗室走向工業(yè)化生產(chǎn)，龍化云帶領(lǐng)團(tuán)隊奔赴大連長興島、江蘇南京等外場，在8立方米合成釜中進(jìn)行分子篩合成與催化劑生產(chǎn)。

“實驗室開發(fā)的分子篩配方只是工業(yè)化的基礎(chǔ)。”龍化云解釋道，“小釜中物料混合均勻、溫度恒定，而8立方米大釜的傳質(zhì)傳熱效率下降，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和性能異常。”發(fā)現(xiàn)問題后，團(tuán)隊通過多次現(xiàn)場試驗，成功打通了工業(yè)化生產(chǎn)全流程，實現(xiàn)了催化劑多批次穩(wěn)定生產(chǎn)。

除了催化劑研制，推動綠色新工藝發(fā)展也是團(tuán)隊的目標(biāo)。“液固循環(huán)流化床雙氧水直接氧化氯丙烯生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷（FHPECH）工藝”便是其中之一。這是環(huán)氧氯丙烷生產(chǎn)的綠色新路徑，而環(huán)氧樹脂應(yīng)用極其廣泛。

“催化劑在其中扮演著‘高效氧搬運(yùn)工’的角色，直接決定了反應(yīng)的效率與經(jīng)濟(jì)性。”確定方向后，龍化云和團(tuán)隊開發(fā)出微球型鈦硅分子篩催化劑和液固循環(huán)流化床反應(yīng)器工藝，具有綠色低碳、安全性高、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。

團(tuán)隊與企業(yè)合作建設(shè)的FHPECH千噸級工業(yè)化試驗裝置通過了連續(xù)72小時考核標(biāo)定，實現(xiàn)了滿負(fù)荷運(yùn)行，雙氧水轉(zhuǎn)化率為99.7%，環(huán)氧氯丙烷選擇性為96.6%，雙氧水有效利用率為99.8%。

把自己“鑲嵌”到系統(tǒng)里

在催化劑領(lǐng)域耕耘近10年，作為一名應(yīng)用研究者，龍化云始終銘記團(tuán)隊的力量。

“催化劑是整個工藝的必要條件，而非充分條件。”他指出，“這提醒我們，個人價值在與外界的互動中體現(xiàn)。能力再強(qiáng)，若無法融入團(tuán)隊、契合行業(yè)或社會需求，價值也會大打折扣。與其糾結(jié)‘我有多優(yōu)秀’，不如思考‘我的能力如何嵌入更大的系統(tǒng)’。”

因此，工作中龍化云格外注重與團(tuán)隊成員現(xiàn)場討論解決方案，這加速了催化劑研發(fā)進(jìn)程。“對應(yīng)用研究工作者而言，實驗室工作要立足實際問題，實驗須細(xì)致、扎實。”龍化云強(qiáng)調(diào)，“外場實驗時間長、強(qiáng)度大、問題難料，更需團(tuán)隊精誠團(tuán)結(jié)。再難的事，一群人擰成一股繩就不怕。”

未來，龍化云和團(tuán)隊將更加積極開發(fā)綠色氧化技術(shù)，聚焦新材料研究進(jìn)展，擴(kuò)展研究組現(xiàn)有氧化體系在大宗化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品選擇氧化領(lǐng)域的應(yīng)用，創(chuàng)建新材料綠色氧化新工藝技術(shù)集群。

（原載于《中國科學(xué)報》 2025-08-20 第4版 綜合）