?? 3月7日，是閔恩澤院士逝世一周年紀(jì)念日。
????? 20世紀(jì)90年代以來(lái)，閔恩澤院士通過(guò)10多年的努力，在新型分子篩、非晶態(tài)合金等新催化材料和磁穩(wěn)定床、懸浮催化蒸餾等新反應(yīng)工程領(lǐng)域取得重要突破，實(shí)現(xiàn)原始創(chuàng)新。使我國(guó)一躍成為煉油催化劑和煉油技術(shù)出口國(guó)。
????? “非晶態(tài)合金催化劑和磁穩(wěn)定床反應(yīng)工藝的創(chuàng)新與集成”項(xiàng)目使中國(guó)的加氫技術(shù)產(chǎn)生跨越式進(jìn)步，獲得2005年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
????? 今天，我們?cè)俅位貞涢h恩澤院士談如何做非晶態(tài)催化劑。
????? 敢于創(chuàng)新，推動(dòng)非晶合金的發(fā)展是對(duì)閔恩澤院士最好的紀(jì)念。
?
人物介紹：
?????? 閔恩澤，1924年2月8日生于四川成都，祖籍浙江，石油化工催化劑專家，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士、第三世界科學(xué)院院士、英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，2007年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者，感動(dòng)中國(guó)2007年度人物之一，是中國(guó)煉油催化應(yīng)用科學(xué)的奠基者，石油化工技術(shù)自主創(chuàng)新的先行者，綠色化學(xué)的開(kāi)拓者，被譽(yù)為“中國(guó)催化劑之父”。
?
?????? 1980年，美國(guó)美孚研究和發(fā)展公司中心實(shí)驗(yàn)室主任P.B.Weize夫婦在東京參加國(guó)際催化會(huì)議，石油化工科學(xué)研究院邀請(qǐng)他們會(huì)后來(lái)北京訪問(wèn)，目的是想了解該中心實(shí)驗(yàn)室在美孚石油公司的科技創(chuàng)新中是如何發(fā)揮作用的。
?????? 美孚石油公司在上世紀(jì)60年代發(fā)明了分子篩裂化催化劑，被譽(yù)為60年代煉油工業(yè)的技術(shù)革命；70年代又發(fā)明了擇形分子篩ZSM-5，利用其擇形性開(kāi)發(fā)了M-重整、二甲苯異構(gòu)化、柴油催化脫臘、乙苯合成，甚至甲醇合成汽油等一系列煉油和石油化工新工藝，以后又發(fā)明了沸石、介孔沸石等。美孚中心實(shí)驗(yàn)室一直在世界分子篩研究領(lǐng)域獨(dú)領(lǐng)**，不僅在技術(shù)上領(lǐng)先，而且在學(xué)術(shù)上也領(lǐng)先。
?????? 石油化工科學(xué)研究院的院長(zhǎng)十分重視這次訪問(wèn)，Weize夫婦在京七天的晚宴都由他親自接待。我陪著Weize夫婦游覽了長(zhǎng)城、頤和園、故宮、人民大會(huì)堂、天壇等名勝古跡，同時(shí)品嘗了前門全聚德的烤鴨、北海仿膳的宮庭宴、絨線胡同四川飯店的川菜和榮樂(lè)園的魯菜等。陪伴期間也是盡可能多地了解他們開(kāi)展基礎(chǔ)研究的情況。Weize先生還在石油化工科學(xué)研究院做了一場(chǎng)學(xué)術(shù)報(bào)告，題為《沸石催化作用》，講到他們是把分子篩作為一種新催化材料來(lái)研究的，有了新分子篩的催化材料作基礎(chǔ)，就能開(kāi)發(fā)煉油和石油化工新催化劑和新工藝。
?????? 過(guò)去我只有催化劑的概念，沒(méi)有新催化材料的認(rèn)識(shí)；現(xiàn)在我認(rèn)識(shí)到新催化材料好比作時(shí)裝的布料，有了優(yōu)秀、特色的布料，時(shí)裝設(shè)計(jì)師才能設(shè)計(jì)出豐富多彩的時(shí)裝來(lái)。Weize先生還強(qiáng)調(diào)，要用純烴反應(yīng)來(lái)評(píng)價(jià)新催化材料，以探索其應(yīng)用領(lǐng)域，認(rèn)為純烴反應(yīng)結(jié)果比物化表征數(shù)據(jù)更接近石油煉制和石油化工反應(yīng)的實(shí)際。
??????? 與Weize先生交流后，石油化工科學(xué)研究院就決定開(kāi)展新催化材料的研究，由我負(fù)責(zé)。
??????? 這時(shí)我困惑于“如何去選擇新催化材料”？我想到1976 年在美國(guó)紐約州科學(xué)院舉辦的“固態(tài)無(wú)機(jī)物的催化化學(xué)”專題討論會(huì)上的一個(gè)報(bào)告。
?????? 這個(gè)報(bào)告認(rèn)為一類材料作為催化劑要在多相催化中有廣泛和重大的影響，它必須具備下列一些基本條件：
?????? ① 不同的元素可以進(jìn)入這類材料的晶格，而且每種元素的數(shù)量可在較大范圍內(nèi)變動(dòng)；
?????? ② 這類材料的基本結(jié)構(gòu)能在一定組成范圍內(nèi)存在，而且它的晶格缺陷（非化學(xué)計(jì)量時(shí)）是穩(wěn)定的；
?????? ③ 晶格上的正離子須能移動(dòng)以提供許多相應(yīng)的活性中心；
?????? ④ 要作為催化劑在各種反應(yīng)中加以應(yīng)用，這類材料必須在使用溫度、氧分壓等條件下穩(wěn)定。這使我疑團(tuán)大解，考慮了幾種可能的催化材料，認(rèn)為非晶態(tài)合金符合上述要求：非晶態(tài)合金表面缺陷多，形成的催化活性中心數(shù)目多；表面原子配位不飽和度高，催化活性高；所有金屬和類金屬均可以形成非晶態(tài)合金，組成變化范圍大，找到優(yōu)異性能合金的范圍廣。我認(rèn)為，非晶態(tài)合金是一類具有發(fā)展前景的新催化材料，于是決定在這一領(lǐng)域開(kāi)展研究。
?????? 開(kāi)始時(shí)，我們研究鎳磷非晶態(tài)鎳合金的加氫性能，還采用多種物化方法研究催化劑表面活性中心性質(zhì)，首先證實(shí)了非晶態(tài)Ni-P 的苯乙烯加氫活性高于晶態(tài)Ni-P 合金，這使我頗為高興！因?yàn)樗f(shuō)明非晶態(tài)鎳合金作為新催化材料具有發(fā)展前景。
?????? 但是不久又煩惱起來(lái)，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)非晶態(tài)合金的活性還不如雷尼鎳，比較了各項(xiàng)數(shù)據(jù)后，我恍然大悟：要靠只有小于1m2/g 比表面積的Ni-P 非晶態(tài)鎳合金，單位面積活性再高，也難與比表面積約100m2/g 的雷尼鎳相比，必須研制多孔、高比表面積和孔體積的非晶態(tài)鎳合金催化劑。
?????? 研制非晶態(tài)骨架鎳合金，首先要制備成功Ni-Al 體系合金。但是這類合金熔點(diǎn)高，是一個(gè)黏稠、易氧化體系。東北大學(xué)材料系專門設(shè)計(jì)課題開(kāi)展研究，研究成功適用于這種Ni-Al 體系的急冷法關(guān)鍵設(shè)備，包括坩堝、噴嘴、銅輥等。我們采用化學(xué)法將鋁溶解掉，還發(fā)現(xiàn)要控制加入堿液速度，防止氫氣爆燃，最后形成非晶態(tài)骨架鎳合金。
?
?????? 非晶態(tài)骨架鎳合金催化劑的制備工藝流程如上圖所示。其中的另一特點(diǎn)是把抽鋁堿液偏鋁酸鈉作為原料去制備分子篩，這樣使整個(gè)生產(chǎn)不排放污水，成為一套綠色生產(chǎn)工藝。在上述成果的基礎(chǔ)上，建成了100 噸/年非晶態(tài)骨架鎳合金催化劑工廠，并開(kāi)發(fā)出一系列品種，用于己內(nèi)酰胺精制、藥物中間體、山梨醇等的加氫反應(yīng)。
?
?????? 雷尼鎳是1925 年美國(guó)科學(xué)家M. 雷尼（Murray Raney）發(fā)明的，以其名字命名為雷尼鎳加氫催化劑，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、化纖、化工等多種行業(yè)，它是世界上消耗量巨大的催化劑之一，雖然70 年來(lái)人們一直在研究提高其加氫活性，但始終未能突破，所以非晶態(tài)骨架鎳合金是對(duì)雷尼鎳的重大突破，具有里程碑意義。
?????? 這使我認(rèn)識(shí)到，要發(fā)明創(chuàng)新，就要敢于想前人所未想，善于作前人所未作。非晶態(tài)骨架鎳合金，就是敢于想去突破70多年前美國(guó)科學(xué)家發(fā)明的雷尼鎳，并且善于作前人所未作，包括研發(fā)成功前人未作的適用于黏稠、易氧化體系的坩鍋、噴嘴、鋼輥等。