本人从1983年大学毕业,就开始参与VOCs催化剂的研发工作。当时,所研究的是天然沸石负载贵金属催化剂。随着国外催化剂进入中国市场,体会到国内VOCs催化剂研发水平与国外公司的巨大差距。我一直希望,能研发一个性能达到或超越进口催化剂水平的催化剂。
但是,对于催化剂研发来说,即使知道催化剂组份,并非就能制备出高性能的催化剂。直到2013年自己开始做商业化的VOCs燃烧催化剂后,在激烈竞争的市场中,不断提高催化剂性能是我唯一出路。时刻牢记与国外公司催化剂的差距,我的目标即是超越国外催化剂的性能。
2013年与杭州大学同事(也做催化剂的)交流时,聊到了国内催化剂与国外的差距,同事说国外催化剂在250 oC以下可完全催化正己烷。问我在不考虑贵金属含量的情况下,能不能达到这样的水平?当时我也做不到这个水平,研究了30年的催化剂,水平一直落后国外,内心说不出的滋味,特别尴尬,心里始终耿耿于怀。
直链烷烃是化学性质最稳定的一类VOCs,也是最难催化的一类VOCs。如果能研发一种有效催化直链烷烃的催化剂,对于提高VOCs催化剂的整体水平非常重要。从这一点来说,比较催化剂对正己烷(直链烷烃中的一种)的活性,是真正鉴别催化剂性能的“试金石”。如果能开发出高性能的正己烷催化剂,那么其他VOCs的催化燃烧就轻而易举了。
紧接着,我就着手开展正己烷燃烧催化剂的研究,做了大量实验。虽然催化剂性能有所提高,但催化性能并没有本质性的改变。当正己烷转化率(净化率)达到95%以后,通过提高催化剂温度对转化率的提升不明显。无论任何努力,却无法达到250oC的水平,只好无功而返,无奈的放弃研发。直到2015年底,我的研究生在做其他反应的催化剂时,发现一个比较奇怪的现象,经过对配方的调整,发现催化剂对正己烷的活性得到了显著的提高,而且转化率(净化率)很容易达到100%。催化剂性能取得了突破性的提高。真可谓是踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫。
沿着这个思路,对催化剂性能进行全方位优化,发现新催化剂能在230oC反应温度下,正己烷净化率达到99.6%以上;170oC下苯净化率达到99.8%以上;240oC下正己烷净化率达到99.8%以上。VOCs催化剂性能接近了国外同类水平,而且在价格上有很多优势。
通过这个例子,说明了一个高性能催化剂的研发,并不是很多人所想象的那么简单。有些人通过模仿或加点贵金属,只能做一些低端的催化剂。高性能催化剂是高科技产品,研发一个高性能催化剂,需要长时间的知识、经验和实践的积累,再则也需要一点点小运气。(l罗孟飞)