本报记者 郭丽菲 文/图
将煤炭转化成航空煤油等高端特种油品,是继400万吨/年煤间接液化技术产业应用之后,保障国家特种能源安全的新课题。在中国科学院山西煤炭化学研究所,省青科协煤化工转化青年突击队面向“双碳”战略目标,扎根在煤炭高效低碳利用全国重点实验室,用跨界融合的智慧和敢闯敢试的锐气,在煤炭转化领域闯出一条创新之路。
多学科“会战”突破技术瓶颈
这支青年突击队汇集了多学科人才,形成“科学家+工程师”的紧密协作模式。团队承担中国科学院先导B项目、国家自然科学基金面上项目、山西省重大专项子课题等多项重点任务。
团队负责人张斌介绍,团队的核心定位正是面向国家重大需求,实现煤炭定向转化制高品质特种液体燃料的关键技术突破。这支青年突击队不仅多学科跨界融合,还注重激发青年人才的创新活力。基础研究的成员形成新认识,会第一时间分享给做技术开发的同事;技术端在攻关中遇到的难点,又会反过来为基础研究提出新命题,形成双向反馈、高效协同的攻关模式。
诞生“移动催化”新概念
在催化理论基础研究领域,这支青年科研团队取得了一项令业界瞩目的成果——提出“移动催化”新概念。
张斌团队与覃勇研究员、刘星辰研究员合作,构建了可在反应条件下载体表面可逆迁移的金属活性中心,率先提出并验证了“移动催化”概念。“传统催化剂好比固定的工位,原料必须‘走到’工位才能被加工;而移动催化让活性中心像‘流动工匠’一样在载体表面主动巡游,大幅提高了与反应分
子的碰撞概率。”张斌说,这一成果为设计高效非均相催化剂提供了全新策略。
从实验室“精细活”到工业放大
把原子层沉积这项“精细活”应用到需要公斤级放大的工业催化剂上,是团队遇到的最大挑战之一。
“我和工艺放大的同事组成攻关小组,尝试了上百种前驱体脉冲和吹扫时间的组合。”团队成员回忆道。印象最深的当属公斤级ALD设备调试的日子——几个人密切配合,有的盯升温,有的解决工艺突发问题,有的专注程序控制,还要一起费力地装卸那些大型反应管。
当最后制备出一批性能不错的样品时,大家觉得几个月的攻关没有白费。团队还在中国科学院先导项目支持下,成功打通煤解聚油经多重精制和加氢制备航空煤油的工艺路线,探索出煤直接液化与间接液化产品耦合转化制航空煤油的新路径。
让青年在重大任务中“挑大梁”
作为团队引领者,张斌始终坚持因材施教。根据每个青年队员的学术兴趣和特长,为他们匹配催化剂机理研究等不同方向,同时放手让他们在重大任务中“挑大梁”,在解决真问题的实战中历练成长。
团队建立了常态化的深度交流机制,每两周组织跨专业的技术研讨会,围绕核心瓶颈展开头脑风暴。对青年队员,通过相关技术培训、工程模拟与实验培训夯实基础,鼓励在思想碰撞和紧密合作中突破技术难题。
“以前做研究可能更关注‘巧’,现在更关注‘用’。”一名负责催化剂原子级精准构筑的队员感慨道,“我最大的成长是学会了从应用需求中提炼基础科学问题,明白了真正有价值的基础研究,是能和工程人员深度对话、共同解决问题的研究。”
从煤海里“炼”出青春答案
面向“十五五”,省青科协煤化工转化青年突击队的答案还在继续书写。在基础研究层面,他们将继续深耕催化剂动态结构演变与“移动催化”新理论,推动催化剂合成和表征技术向更精准处扎根;在技术开发层面,全力优化煤解聚油制航空煤油工艺路线,加快中试放大与产业化示范的步伐,并向特种油品、高值化学品等高端领域拓展。
“团队还将向高端化学品合成领域拓展,包括特种油品、高值化学品等方向。”张斌表示,未来,这支青年突击队将充分释放青年科研人员在学科交叉、新技术运用上的活力,激发团队成员在智能煤化工等前沿方向大胆探索。从实验室的“探索者”到产业化的“能源先锋”,这支年轻的队伍正在用实际行动回答:保障国家能源安全、实现“双碳”目标的青春答卷,将从煤海里“炼”出来。