日前，天津大学成功打破传统实验“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，就能实现烷烃脱氢催化剂“一键筛选”。该研究近日发表于《自然•纳米技术》。
催化剂设计策略
近年来提出的基于“单位点”催化剂的概念实现催化剂电子、几何结构的可控调控与制备，是催化领域长期追求的终极目标。天津大学新能源化工团队提出了“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。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。
烷烃脱氢催化剂
烷烃脱氢装置
据了解，近年来，天津大学新能源化工团队探索形成了“催化剂理性设计—精准构筑—应用引领”的研究范例，建立了相对完整的具有自主知识产权的新型高效丙烷脱氢催化剂的专利体系。据该论文第一作者、天津大学化工学院博士生常鑫介绍，这项发现是化工、化学、材料、物理、数学等学科交叉的结果，可能会为相关领域催化剂设计和催化过程解析提供新思路，对加快工业催化剂创新开发具有重要意义。