他们,是一群绿色催化技术的逐梦人
——记工业催化教师团队获评全国高校黄大年式教师团队
催化剂是现代化工生产的核心和关键,接近九成的化工生产过程和产品与催化相关。在发达国家,催化技术对国民生产总值的直接或间接贡献高达20-30%。
在浙工大,有这么一群人,他们整日与催化剂、反应釜、过滤器、精馏塔打交道,致力于开发和创制新型高效的工业催化剂;他们驰骋于物理化学、有机化学、无机化学和化学工程等多个领域,用催化技术和纳米材料绘就未来能源及化学工业的“绿色、低碳、可持续”蓝图。
他们,就是浙工大工业催化教师团队!日前,工业催化教师团队获评第三批“全国高校黄大年式教师团队”。扎根祖国大地,钻研绿色催化技术,团队32名老中青成员接续奋斗,以实际行动践行黄大年同志的精神和理想。
从零开始,承“三创精神”之魂
“工业催化必须聚焦国家重大战略和地方经济社会发展需求,既要‘立地’,又要‘顶天’,这是它的使命。”团队负责人李小年坚定地说。
上世纪八十年代,学校工业催化学科发展经历了艰苦卓绝的关键时期。1989年,由于对新体系催化剂所发生的许多本质变化认识不足,新研究的Fe1-xO基催化剂工业试用失败了。为了尽快找到解决问题的新的技术路线,刘化章等老一辈催化人带领工业催化团队一起闯过了这块“绊脚石”。在经历了800多次失败后,他们终于得出了“熔铁基氨合成催化剂驼峰形活性曲线”和“非化学整比维氏体Fe1-xO 具有最高活性”的肯定性结论,被当时国内外学术界和工业界公认为“开辟了氨合成催化剂研究的新领域,给固化的合成氨催化剂科学知识带来强烈冲击,有必要对一百年来教科书式的催化剂研究和推断提出质疑”。
经过多年的努力,工业催化教师团队终于克服了Fe1-xO基催化剂在工业制备与应用过程中,易发生氧化和歧化的热力学不稳定等一系列工程问题,在创立Fe1-xO基氨合成催化剂新体系的基础上,成功研制了世界上第一个Fe1-xO基A301(ZA-3)型低温低压氨合成催化剂——主要技术指标达到国际领先水平,成为我国拥有自主知识产权的原创性高科技成果。
任何一个学科要在国内确立地位,必须在国内外主流期刊上发出自己的声音。1995 年,刘化章教授和李小年一起在《中国科学》上发表了论文《铁催化剂母体相组成的研究和Fe1-xO基氨合成催化剂的发现》——这也是学校在此刊物上发表的第一篇论文。2003年,李小年从刘化章教授手中接过了工业催化教师团队负责人的“接力棒”,其后带领团队在催化等领域国内外著名期刊上发表SCI收录学术论文300余篇。可以说,浙工大工业催化学科在全国学术地位的确立,离不开刘化章、李小年和老一代学科带头人的不懈努力。
在这种文化的传承下,团队培养了博士研究生56名,硕士研究生289名,这些优秀的学生就像一颗颗传播精神的种子,将不断谱写“艰苦创业,开拓创新,争创一流”的精神传统新华章;团队成员也获得了诸多殊荣,李小年教授被授予全国模范教师和全国先进工作者称号,多名教师获学校“我最喜爱的老师”称号。
大爱育人,树至诚报国之人
“塔里木大学的同学们,你们好吗?新学期的同步课堂开讲啦!”这是工业催化教师团队为塔里木大学化学化工学院开设的“空中飞课”,也是教育部“慕课西行计划”的一部分。利用同步课堂与虚拟教研室平台,国家级一流课程《物理化学》被“原汁原味”地“搬”到塔大。同样的课堂也在衢州学院“落地开花”,这是学校广开大门,与更多院校实现优教共享的重要举措,也是一场奔赴“教育共富”的春天之约。“开展有组织的科研和有温度的教学”是工业催化教师团队工作的生动写照。团队始终贯彻“以学生为主体”的教育理念,致力于课程建设与教学改革,通过深入挖掘课程内容中的思政元素,将科研成果融入课堂教学环节等教学方式改革,提升学生工程实践素养、创新精神以及创业能力,先后入选为浙江省重点科技创新团队、中国化工教育协会全国石油、化工教育优秀教学团队。
做“大先生”育人时代的新人,必须重视梯队建设和青年教师的培养。团队定期组织交流研讨,老教师会把自己的教学、科研工作经验、心得悉数传授给年轻一代,帮助青年教师更快成长,多名成员入选杰青、优青、省级人才、青年人才托举工程等各层次人才项目。2018年以来,团队成员获国家级教学成果奖二等奖1项,省级教学成果奖一等奖2项,浙江省高校青年教师教学竞赛特等奖1项,浙江省教学创新大赛实验专项赛二等奖1项,获省级教改项目2项,校级教改项目10余项,指导学生科研立项、竞赛获奖、创新创业项目数量达50余项。
立地顶天,筑催化强国之梦
植下梧桐树,引来金凤凰。一大批志同道合的科研工作者来到团队,如曾留学丹麦奥胡斯大学和美国普林斯顿大学的王建国教授、曾留学沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的朱艺涵博士、曾留学美国布鲁克海文国家实验室的林丽利博士,同时还有一大批来自催化剂工程、催化反应工程、催化化学及有机催化等专业的科研骨干。不到五年,团队先后承担了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目等项目40余项。
在方寸天地间,微妙反应中,工业催化教师团队乐此不疲,从实验室小试牛刀到工业化生产,他们“点石成金”;从行业需求到国家战略,他们“立地顶天”。在合成氨、催化合成取代芳胺衍生物等多个关键技术难题上取得突破,先后获得了国家技术发明二等奖1项、化工学会基础研究成果奖一等奖和省科技进步奖三等奖各1项,共获授权国家发明专利100余项。
为了彻底解决化工行业生态和过程安全性差等“老大难”问题,2006年开始,李小年、卢春山、张群峰、丰枫等组成的研究小组,经历十余年的研发,创制了合成取代芳胺系列产品的催化剂及全球首套无溶剂生产新工艺,打破了国外技术壁垒和高端市场垄断,建立了自主知识产权的绿色高效安全生产高品质产品的成套工艺技术,满足了国家在航空轮胎、特殊密封、防弹衣、燃料箱与药品等高端领域的需求。
工业催化的成果不止走进工厂,还“上天入海”。2008年开始团队研发苯胺类橡胶防老剂催化剂与集约成套工艺技术,突破了橡胶防老剂生产技术的“卡脖子”难题。不仅终结了中国仅能生产低端产品的历史,打破世界行业巨头美国富莱克斯专利技术和高端市场垄断,而且确立了我国该行业全球领导地位,为国家重点领域和汽车工业发展等提供橡胶防老剂战略物资。
汞是一种重金属,俗称“水银”,是一种有毒物质。20世纪中期,日本水俣市曾发生严重的汞污染事件。此后联合国环境规划署还通过了旨在全球范围内控制和减少汞排放的《水俣公约》。2012年,李小年、赵佳等开始了氯乙烯合成无汞催化剂的研究,致力解决困扰我国氯乙烯工业60多年汞催化剂污染的国际性难题,提出构建并发明了调控微环境催化剂专利技术,服务国家履行国际公约的承诺。
让成果走出“实验室”,走向“应用场”,转出“新动能”,工业催化教师团队的脚步坚定向前。化工学院院长王建国表示,“催化研究成果的转化可以极大的促进化学工业绿色 化、高端化、智 能化,提升 国际竞争力。在负责人李小年教授带领下,工业催化教师时刻把论文写在祖国需要的地方作为团队使命与追求,而以人工智能多尺度模拟、原位表征为代表的创新研究方法将进一步促进成果工业应用、提升工业催化学科的发展。”