在化學工業的“交響樂”中，催化劑如同一位無聲卻至關重要的指揮家，它能精準調控反應路徑，加速目標產物的生成，提升效率，更牽動著工藝的綠色與經濟命脈。
對于中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）高級工程師龍化云而言，那一瓶瓶催化劑，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”。
“我的目標始終如一，就是做出能投入工業實際應用的催化劑。”龍化云說，“我也希望自己像催化劑一樣，真正‘嵌入’團隊，發揮更大作用。”
龍化云。受訪者供圖
一粒催化劑的“召喚”
龍化云與催化劑的結緣，始于學生時代。
“我本科專業是精細化工，在碩士期間的研究課題是精細化學品合成工藝開發，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。催化劑本身在反應前后似乎沒有變化，卻能讓整個反應效率倍增，這種“點石成金”般的神奇效果，深深吸引了他。
正是這瓶看似普通的黑色粉末，在他心中點燃了探索催化奧秘的火焰。他意識到，催化技術是現代化工的“引擎”，更是解決傳統工藝高能耗、高污染問題的關鍵鑰匙。從那一刻起，一個明確的志向在他心中扎根：要在催化領域繼續深造，親手設計、創造更高效的催化劑。
隨后，他跟隨大連理工大學工業催化專業王祥生教授攻讀博士學位。求學期間，他經常參加大連化物所的學術會議，在與老師的交流中，他被大連化物所濃厚的催化底蘊深深吸引。“老師們交流時展現出的深厚功底和解決實際問題的導向，都讓我心生向往。”這份向往最終在2017年底落地生根——他正式加入大連化物所黃家輝研究員課題組，將催化劑的夢想播種于此。
真正從事催化劑設計工作后，他才了解到，實驗室的成功只是萬里長征第一步。催化劑設計的真正價值，在于能否經受工業放大的嚴苛考驗。
2021年12月，在天津一個寒冷的冬日，龍化云迎來了他科研生涯中一個“里程碑式”的挑戰——負責由他開發的催化劑在環氧丙烷新工藝中試裝置上進行首次驗證。然而，推進應用的過程卻沒他想的那么容易。“當催化劑投入裝置運行一段時間后，活性突然變差，我們都特別焦慮。”龍化云回憶道。最終，他們在現場緊急對催化劑進行檢測，發現是一個微小的誤操作導致催化劑中毒，而不是催化劑本身性能出現了異常。“這時我們才松了一口氣。”
從裝置建設、水聯運、氣密性試驗到小心翼翼的催化劑裝填，每一個環節都凝聚著團隊心血與期待。原料投料的那一刻，現場氣氛緊張得幾乎凝固，“當看到反應溫度曲線平穩爬升，到在反應器出口檢測到產品，再到原料轉化率、產品選擇性等關鍵技術指標達到設計值，那種喜悅難以言表。”龍化云興奮地說道。
中試場上“戰斗”
有了第一次中試的經驗，龍化云的催化劑“設計”之路愈發穩健。
他與團隊共同研制出具有高活性、高穩定性和優異機械強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化生產，龍化云帶領團隊奔赴大連長興島、江蘇南京等外場，在8m3合成釜中進行分子篩合成與催化劑生產。
“實驗室開發的分子篩配方只是工業化的基礎，”龍化云解釋道，“小釜中物料混合均勻、溫度恒定，而8m3大釜的傳質傳熱效率下降，容易導致結構失穩和性能異常。”發現問題后，團隊通過多次現場試驗，成功解決了分子篩合成放大效應，打通了工業化生產全流程，實現了催化劑的多批次穩定生產。
“分子篩催化劑工業生產流程長、步驟多。”龍化云坦言，“每一步都需精心組織，每個中間產品都要寄回實驗室評價，性能達標才能進入下一環節。直到最終產品的評價結果符合設計值，才能如釋重負。”他形容自己的心情時常像坐“過山車”。
除了催化劑研制，黃家輝研究員團隊還致力于推動綠色新工藝的發展。“液固循環流化床雙氧水直接氧化氯丙烯生產環氧氯丙烷（FHPECH）工藝”便是其中之一。這是環氧氯丙烷生產的綠色新路徑，而環氧樹脂應用極其廣泛——從手機電路板封裝膠、芯片封裝材料、汽車底漆、飛機復合材料粘合劑，到環保水性涂料、地鐵隧道防腐涂層等。
“催化劑在其中扮演著‘高效氧搬運工’的角色，直接決定了反應的效率與經濟性。”確定方向后，龍化云和團隊立即對現有技術的不足和技術的發展方向進行了研判，找到了現有工藝的弊端，開發出微球型鈦硅分子篩催化劑和液固循環流化床反應器工藝，提高了環氧氯丙烷生產效率和生產安全性，具有綠色低碳、安全性高、經濟性好等特點。
團隊與企業合作建設的FHPECH千噸級工業化試驗裝置于2024年1月21日至24日通過了由石化聯合會組織的連續72小時考核標定，其實現了滿負荷運行，雙氧水轉化率為99.7%，環氧氯丙烷選擇性為96.6%，雙氧水有效利用率為99.8%。
“中國化工產業的綠色轉型是一場攻堅戰。”龍化云闡述著他的理解，“環氧氯丙烷、苯二酚等項目的綠色工藝開發，其核心價值在于用創新斬斷‘高污染、高能耗’的傳統鎖鏈，推動化工生產從‘環境代價’轉向‘生態增益’。”
把自己“鑲嵌”到系統里
在催化劑領域耕耘近十年，作為一名應用研究者，龍化云始終銘記團隊的力量。
“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。能力再強，若無法融入團隊、契合行業或社會需求，價值也會大打折扣。與其糾結‘我有多優秀’，不如思考‘我的能力如何嵌入更大的系統’。”
龍化云在實驗室。受訪者供圖
因此工作中，他格外注重與團隊現場討論解決方案，這加速了催化劑研發進程。“應用研究工作者，實驗室工作要立足實際問題，實驗須細致扎實，”龍化云強調，“外場實驗時間長、強度大、問題難料，更需團隊精誠團結。再難的事，一群人擰成一股繩就不怕。”
在他看來，搞應用研究和成果轉化，最怕“關起門來搞發明”。實驗室方案再完美，也可能因不符企業需求而擱淺。“要有失敗和試錯的勇氣。科研就是在試錯里找對路，失敗的數據也有價值。”
而在團隊中，除了包括研發人員，也涵蓋合作企業。“高性能催化劑的開發與工業化，融合了基礎科學與工程技術，需跨越從微觀機理到宏觀工程的挑戰。選題時就要著眼企業現實需求，構建‘實驗室研究-中試放大-產業驗證’的協同體系。”龍化云介紹道。
秉持著“功能導向、成本可控、綠色可持續”和“用得上，用得好”的理念，龍化云將對“搞懂問題”的執著變化為動力，當最終任務完成，看到催化劑性能達到預期，或者成果完成鑒定，那種“終于搞定了”、“沒白熬”的踏實感和滿足感，是對所有付出最好的回報。
未來，龍化云和團隊將更加積極開發綠色氧化技術，聚焦新材料研究進展，擴展研究組現有氧化體系在大宗化學品和精細化學品選擇氧化領域應用，創制新材料綠色氧化新工藝技術集群。
“只要眼里有光，心里有夢，手里有活，那腳下就有根。”龍化云說。
本文鏈接：龍化云：與其糾結“我有多優秀”，不如思考“我的能力如何嵌入更大的系統”http://www.sq15.cn/show-11-24862-0.html
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