工业催化论文篇（1）

关键词 催化作用基础；教学内容；教学方法；考核方式；改革

催化科学是催化化学、材料物理及化学工程之间的边缘学科,具有理工结合的特点,其在国民经济中具有十分重要的意义。目前，90%以上的化工产品是通过催化的方法生产出来的，可以说“没有催化剂，就不可能建立现代的化学工业”。《催化作用基础》是应用化学专业学生的重要的专业课程，该课程的基础知识在化工、石油、冶金、制药及环保等诸多行业中都有着极为重要的应用。

一、教学内容改革

努力激发培养学生教学兴趣,让学生能够享受学习的乐趣,是《催化作用基础》教学的任务之一,也是提高课堂教学质量的有效途径。对此我们基于以下两点原则对教学内容进行改革：一是实用性原则。选择概括性程度较高的知识,突出重点,准确、简明的阐述最基本、最通用的高教层次的化学基本原理和规律,使学生能够有效地掌握教学内容。立足工程背景，突出工科特色，注重理工结合。以工程技术的观点来组织教材， 力求在各个教学环节中做到既向学生传授科学知识，又给学生展现工程技术的背景，体现科学研究的方法和科学探索的过程，从而激发学生学习化学的积极性，使他们初步具备利用一定的化学知识去分析、解决工程实际问题的能力。二是时代性原则，各种新型催化剂和催化理论的不断出现使得催化技术近几十年得到了飞速的发展，催化技术的教材也不断更新。目前，此课程使用的教材涉及的内容多，专业性和综合性也较强，受课时所限，需要加大对课程内容资源的整合。按照必需、够用的原则，对理论性较强，和其他学科交叉的内容可以放置其他课程讲授，省略讲授，重点围绕催化技术原理，催化剂的组成、种类，催化剂的制备和使用、催化剂的活性评价、催化剂的表征等内容进行重点讲述。

二、教学方法改革

《催化作用基础》 是一门实践性和理论性紧密联系的课程，按照常规的教学方法结合教材知识点进行讲解，学生难以把握相关知识和理论，这主要是因为大多数学生没有从事催化生产的实践经历，只能枯燥的记忆和理解。如果按照传统的灌输式教学方法照本宣科， 必然会造成学生的畏难情绪。因此，《催化作用基础》课程的教学方法迫切需要改革和创新。教学方法是使教学思想得以贯彻执行、知识体系和课程内容得以完整实施和传授的关键所在。在教学中强调学生的主体性,充分考虑学生的因素,放手让他们在探究中、实践中、协作中自主地学习。 一、在导入新课的时候,可以运用实验、故事、音像多媒体等手段和富有挑战性、激励性的问题设置情境,提出疑问,学生通过观察感知产生疑问、发现问题, 引起认知冲突,以激发学生的兴趣和求知欲望,从而换起学生的创新意识。二、讲解看不见摸不到、微观抽象的知识时,可以运用实物模型、图表、多媒体等直观手段和生动的语言描绘进行形象化教学,想方设法搭建宏观与微观的桥梁,以增加学生的感性认识,激发学生积极讨论探究,培养学生的创新思维能力。例如,在学习沸石分子筛的结构时,学生不明白,教师利用多媒体手段制作了动画,增强了学生的感性认识,激发学生学习兴趣。同时教师提出了沸石分子筛的结构有几种的问题。学生通过查阅资料,不仅知道了沸石分子筛结构单元,同时列举了许多类型的分子筛,知道了不同结构的分子式,会起到不同的催化作用,加强了学生对沸石分子筛的重视。学习知识的目的是要应用于实践,只有使其转化成生产力才能体现知识的价值,因此引导学生将理论与实践相结合,培养学生对知识的运用能力是培养创造型人才的关键。三、通过双语教学提高学生的英语水平，尤其是科技文献的阅读水平和科技论文的写作水平。国外催化技术期刊报道了现代工业催化技术的发展的最新研究成果，在课堂教学中，采用一定形式的双语教学不仅可以让学生提高知识的视野，也使学生在掌握催化知识的同时，提高用英语表达和用英语思考催化知识的能力。在教学中鼓励学生多说相关专业英语，如课堂提问时让学生用英语回答。四、《催化作用基础》是一门理论和实践联系非常紧密的专业课程,通过这门课程的学习可以使得学生了解工业上使用的一些重要催化剂,以及使用这些催化剂的注意事项和要求。但这些实际催化的学习内容多,学生缺乏工厂实践经验,理论和实际脱节的结果。因此,为了解决这一难题，充分利用实验室资料,组织学生亲自制备几种催化剂。在制备的过程中,对理论知识进行消化和吸收。

三、考核方式改革

《催化作用基础》这门课程的知识点很分散,并且以叙述为主,因此传统的闭卷考核方式不能全面地反映出学生对知识点的掌握水平,同时让学生在学习过程中产生投机取巧的心理。认为只有考试前背背笔记就可以通过考试了。因此,为了全面考核学生的掌握情况,使学生充分重视对这门课程的学习,可以采取多层次的考核方式。将传统单一笔试方式改为由笔试、课堂PPT报告、课堂回答问题效果和课后习题解答效果相结合的考核方法来评定学生的学习成绩。具体实施如下：(1)笔试(开卷)，占60%。 考核必须掌握和熟记的基本概念、基础知识和基本原理的掌握情况。（2）在保留传统的闭卷考试形式的基础上,组织学生进行课堂教学，占20%。即将学过的知识点相关题目作为题目,让学生根据已经掌握的专业知识去查阅资料,做成PPT在课堂上讲解演示。教师根据PPT的内容的真实性、逻辑性、趣味性和表述的条理性等多个方面给学生打分。采用这种方式进行考核,不仅能充分调动学生学习的积极性,活跃课堂气氛,而且可以有效查找学生学习的薄弱环节,及时加以引导。（3）课堂回答问题过程中的表现，占10%。一般为比较宽泛的题目，比如简述分子筛的催化原理及应用，对回答到位的同学予以加分；另外，每次习题课时，授课教师都要接受同学的提问，并对提出有深度问题的同学予以加分。（4）课后习题解答效果，占10%。由于平时作业计入课程总分，因此同学们对每次作业都高度重视，提高了学习效果。

参考文献

[1]黄仲涛，耿建铭.工业催化(第二版)[M].北京:化学工业出版社.2007

[2]曾小彬.创新人才培养模式，提升应用型人才培养质量[J].中国大学教育.2010(3):17－18

[3]张岩，高平强.《工业催化》课程改革与实践[J].化工时刊.2010，(12):73－74

[4]王培远，孙淑敏．工业催化教学初探[J].化工教育.2012，(5):61－62

【作者简介】

工业催化论文篇（2）

中图分类号：G306 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）03-0080-02

流化催化裂化（Fluid Catalytic Cracking，简称FCC）是炼油厂重油轻质化生产汽油的核心工艺，是原油二次加工中最重要的加工过程。催化裂化催化剂作为催化装置的核心技术之一，其反应性能特点决定了催化装置产品分布和整体经济效益；催化裂化催化剂主要是Y型沸石分子筛微球催化剂。

中国石油石油化工研究院兰州化工研究中心（以下简称兰州中心）多年来一直致力于Y型沸石分子筛微球催化剂的研究开发工作，开发了全合成、半合成、全白土三大类型的沸石催化裂化催化剂。目前其催化裂化催化剂在中国国内市场占有率达到39%，在中国石油内部市场占有率达到了80%以上。在催化剂研发过程中，兰州中心注重专利信息的利用，提升创新的水平，在产生创新成果后，知识产权管理部门和研发单位积极组织将关键技术及时申请专利，形成知识产权保护。

1 面临多方挑战加强专利信息工作

目前，催化裂化技术面临挑战：世界范围内原料不断劣质化和重质化，市场对轻质油品需求却不断增加；传统催化裂化以多产汽油为主，目前欧美发展趋势为多产柴油馏分；燃料生产对炼油化工一体化低成本低碳烯烃生产的需求；市场需求波动大，产品必须不断调整，满足在不同产品方案之间灵活切换；清洁生产与节能减排压力大。开发FCC催化剂和工艺技术是快速提升中国石油重质油加工水平和国内外市场竞争力的重要途径；在FCC催化剂整体性能达到国际先进水平后，开发低成本生产技术是走向国际先进市场的关键之一；加强清洁生产技术以及清洁燃料产品开发，降低催化剂制造过程的污染物排放。开发满足各种性能要求的催化裂化催化剂关键在于：深入研究重油分子催化裂化转化模式，在拥有核心专利技术的基础上，指导催化新材料和系列重油催化剂的开发，围绕FCC反应过程增产丙烯、降低汽油烯烃、增加汽油辛烷值、提高重油转化、增强抗重金属污染等技术形成系列催化裂化催化剂，让核心技术根据市场需求、用户特点不断改进，扩展发展空间，形成专利网，更好地保护系列催化剂，最大化提高总液收和汽油辛烷值，适当增加低碳烯烃产率，实现效益最大化。

越来越多的期刊文献、论文的发表，以及竞争对手大量的专利申请，在信息共享的同时，也对技术开发、研究、保护、实施造成了一定的障碍。要使技术创新拥有专利必备的“三性”条件，必须检索全面、分析到位、保护方式选择得当，对企业知识产权管理水平提出更高的要求。

同时，由于石油化工领域中，国内几大石油公司、研究院所、大学研究领域重叠，信息传播速度的加快和其便捷性有助于技术的相互借鉴，知识产权保护意识增强，研究水平得以迅速提高，相同或类似的创新时有发生，侵权预警越来越重要。

技术达到国际先进水平后，走向国际先进市场是企业发展必然的选择，需要决策海外申请专利的时机，选择技术输出国家，规避其有效专利。

兰州中心拥有一批催化裂化技术人员，也拥有一批专业的企业专利信息工作者，根据上述需求，企业开展了包含专利文献在内的检索及分析工作。

2 专利检索是专利信息利用的首要基础

在催化裂化催化剂的检索中，企业专利信息工作者和技术人员首先非常注重期刊、学位论文和会议论文数据库等非专利文献的检索，企业拥有清华同方、维普、万方数据库，并且充分利用国家科技图书馆、SCI finder进行期刊、学位论文和会议论文的检索。专利信息工作者和技术人员将非专利文献的检索纳入到专利申请前“三性检索”范围之中。

企业充分利用石油化工专利信息平台、国家知识产权局检索系统、欧洲专利局、美国专利数据库、日本专利数据库等免费专利数据库；另外企业还购置了Thomson innovation收费专利数据库。在检索过程中，注重检索式的制定，将国际专利分类（IPC分类）和关键词相结合，从检索结果的查全率和查准率对检索式进行调整和优化。检索目的不同，检索式的制定会存在差别。明晰行业发展状况，制定领域战略时，其检索式的制定相对比较的宽泛，在中国专利数据库中，其检索式为：摘要/权利要求=（催化裂化 or FCC）and IPC=（b01j or C10G）。

兰州中心注重专利信息的利用与优化，在中国石油与国家知识产权局合作共建的“中国石油石化专利信息平台”上，兰州中心凭借资源、人才优势还自行开展了专利数据深加工的工作，对已有的中国石油化工专利导航系统进行了改进，目前已在石油化工类别有选择地做了29个类别的三级导航，大幅度提高了查准率，进一步突出了功能化服务，提高了数据库的利用率。在三级导航中其中一个导航是“催化裂化催化剂”，将检索式固化在系统中，无需检索人输入检索词，实现“一站式服务”，直接点击便可得到检索结果。

在进行专利申请的三性评判、新产品的上市、技术或产品出口前检索等工作中，兰州中心注重技术的实际创新点，从催化剂的组成、制备方法的角度进行检索。

催化裂化催化剂的最重要组成为Y型分子筛，兰州中心对其也开展了大量的研究，其开发的含有原位晶化型NaY型分子筛的催化裂化催化剂（全白土催化剂）在业内享有声誉。在检索式的制定过程中，我们注重其原料和工艺条件的特点，选择了粘土、高岭土、原位晶化、水热晶化、分子筛、沸石作为关键词，以C10G、C01B为分类号，在数据库中进行检索。在中国专利数据库中拟订的检索式为：（摘要/权利要求=（粘土or高岭土）and（原位晶化or水热晶化or水热合成） and（分子筛 or 沸石） and （Y or NaY）） and （IPC=C10G or C01B））。该检索结果主要提供给管理层或技术人员了解技术进展、初步的技术领域专利保护和分析使用。

技术人员在进行技术研究和申请专利前的分析时，要对检索式做进一步的限定，如催化剂中含有其他必须的组分或制备中必须加入必要的原料等。

总之，针对不同的检索目的和技术制定不同的检索式，保证检索结果的准确并避免漏检情况的出现。

在检索国外专利数据库时，对检索词的修正有时要参见中国专利文献的命中情况，查漏补缺。

3 积极开展专利信息的分析与利用

3.1 战略分析

技术人员和专利检索人员在不断检索、总结过程中，建立了催化裂化催化剂数据库。将检索的大量相关专利进行归纳总结，包括专利名称、专利申请号、说明书摘要、说明书全文、专利申请人、专利申请日、同族专利等信息，建成了相应的数据库并定期更新数据。

对于检索出的大量相关专利从其技术内容上逐一筛选，结合情况分析所确立的经营目标，通过对检索出的专利的说明书摘要的分析，挑选出对所确立的经营目标的相关技术领域有密切关系和重大影响的专利，并提取其全部专利说明书，作为专利战略所要研究分析的关键专利，供下一步进行深入详尽的研究。同时，也要对这些挑选出的关键专利进行数据采集，并对这些数据和在上一检索步骤中所采集的数据进行分析对比，从中可以定性和定量的得出关键技术与相关技术发展状况和未来趋势、市场分布、各竞争者间势力范围的划分等多方面的结论。

关注重点公司、尤其是竞争对手的专利信息，对其进行重点研究和分析，以抗重金属钒催化裂化催化剂为例，该催化剂的特点是高沸石含量或小晶粒，大比表积，一般说来全白土型和半合成型催化剂的性能较为优越。在这种背景下，技术人员对恩格哈德、Grace公司的催化裂化催化剂进行重点的关注，发现其核心技术后，利用专利的引证、同族专利的信息更加充分的了解核心技术。

3.2 项目研究

{1}开题前检索。首先应该进行的国内外期刊文献检索，特别是对综述性文献的检索，了解本领域技术发展现状，各种工艺路线的特点，选择拟定要进行的研究所采用的基本技术方案，确定之后，以此为方向对国内外专利文献进行检索，了解更深层次的技术研究状况。

{2}研发进行中的检索。有助于研究者获取最新的技术知识，有助于缩短研究时间，避免重复研究；从中启发开拓研究者的创新思路，有利于掌握竞争对手的技术发展状况，及时采取相应的对策，专利文献对技术的阐述更为详细，数据更为可靠。检索的重点在于竞争对手专利的跟踪和中国的专利检索，国外的可以直接借鉴、国内的避免雷同，监视法律状态，谨防侵权。

{3}申请专利前的检索。主要检索国内外期刊文献检索、国内外专利文献。国外的期刊文献最好是对美国化学文摘（CA）检索，国内最好检索《中国学术期刊》、《中国期刊网》，有条件的可以检索重庆维普数据库、清华同方数据库、万方数据库，国外专利主要检索：美国专利数据库、欧洲专利数据库、日本专利数据库，也可以委托国家知识产权局进行国内外专利检索。其目的要对发明创造的技术内容进行检索，以使其满足“新颖性”、“创造性”要求，以专利形式加以保护。

3.3 技术或产品出口前检索

仅检索出口国家就本项目是否有他方申请专利、授权状况、是否维持有效，排除侵权。

4 专利信息利用的效果

兰州中心充分利用专利信息开展技术创新工作，并注重自主创新的过程中的知识产权保护。经过多年的研发，目前，企业涉及Y分子筛催化裂化催化剂专利申请累计近140项，授权60余项项，其中国外申请8项，授权3项。“十一五”期间申请专利40余项，2011年申请专利达到18项。

目前石油化工研究院包括Y分子筛催化剂在内的催化裂化催化剂专利申请量已达160余项，成功开发了六大系列24个牌号的催化裂化催化剂产品，产品在全国60余家炼厂进行了工业应用，应用效果良好，为企业创造了巨大的经济效益。以高辛烷值催化裂化催化剂为例，该系列催化剂在国内数家装置应用，仅以辛烷值增加1项计算，在不增加投资的情况下，一年可以为3家炼厂新增效益4亿元以上。兰州化工研究中心自主创新催化裂化催化剂产品比例占兰州石化催化剂厂的90%以上，目前已经在苏丹喀士穆炼厂，阿尔及利亚炼厂等国外炼厂进行了工业应用，效果良好；该厂于2011年通过了美国雪佛龙、壳牌、埃克森美孚等三家国际公司的供货商资质认证。同年，中国石油与雪佛龙公司（Chevron）美国盐湖城炼油厂成功签订了2000t催化剂订单，首批试用86t，这标志着兰州化工研究中心研发的催化裂化催化剂正式进入北美市场。

催化裂化催化剂由于其良好的性能和广泛原料的适应性，跻身先进催化剂行列，并获得了国家科技进步二等奖两项、金桥奖、中国专利优秀奖2项（其中1项专利获得2010年第12届中国专利金奖提名）。优秀的团队中也产生了拥有“甘肃省科技功臣”、“何梁何利基金科学与技术创新奖”、“第十一届中国青年科技奖”等多项荣誉的优秀个人。

工业催化论文篇（3）

刘化章教授从事教学科研工作达50余年。在催化剂研究中，突破了Fe3O4体系，发现了新一代Fe1-xO催化剂。这是自Fe3O4催化剂发明百年来第一次取得重大突破，是中国独创的原始创新成果。开发成功A110-2、A301、ZA-5等系列新型催化剂，在世界上得到广泛应用，取得巨大的经济效益和社会效益。获国家发明二等奖、三等奖、国家科技进步二等奖各1项、省部科技进步一等奖6项、中国专利发明创造金奖1项、国际发明金奖1项；发明专利20项；370余篇，出版专著2部。

由于他在该技术领域做出了重大的、创造性的成就和卓越贡献，被中共中央组织部、宣传部、国家科技部、教育部授予国家杰出专业技术人才，并获得《侯德榜化工科学技术奖》-成就奖、国家突出贡献的科技专家、全国有突出贡献的留学回国人员、全国五一劳动奖章、国务院特殊津贴、化学工业部小氮肥工业先进工作者（2次）、浙江省科技进步重大贡献奖、浙江省功勋教师、浙江省特级专家、浙江省有突出贡献中青年科技人员（2次）等荣誉称号。2008年，作为全国创新创业专家代表，应中央组织部以党中央、国务院名义邀请到北戴河休假。

一、在合成氨催化剂研究中取得重大突破

粮食问题始终是性命攸关的重大战略问题，作为一个人口众多的发展中大国，解决好14亿人的吃饭问题始终是治国安邦的头等大事。合成氨工业被认为是催化技术对人类的最伟大的贡献。基于合成氨的氮肥占化肥的70%，养活了全球60%的人口。如果没有这一项技术，中国也不能以占世界7%的耕地养活了占全世界20%的人口。合成氨是第二个最大的化学品，消耗能耗占全球能源的2%，占中国的3-3.5%，且节能潜力巨大。开发高效催化剂及工艺新技术是其实现转型升级、节能减排的关键所在，经济价值和现实意义重大。

熔铁催化剂经历了几十年的发展，已经比较成熟，到上世纪80年代初已基本定型。粮食的战略地位决定了合成氨工业的不可替代性，迫使人们开始寻求新的技术突破。但熔铁催化剂被认为是研究得最透彻、最成功的催化剂，要在该领域取得突破性研究成果被认为是非常困难的，因而国内外都转向在昂贵的贵金属催化剂中寻求突破。

刘化章坚持从廉价的铁催化剂技术路线下寻求技术突破，从催化剂设计、催化理论研究和工业应用关键技术三个层面开展了深入广泛的研究。

在催化剂设计研究中，从改变催化剂母体着手，全面系统研究了在Fe-O相图中全部氧化物范围内它们与活性的关系，得到了驼峰形活性曲线，突破上述经典结论和Fe3O4体系，终于找到了熔铁催化剂的突破口―Fe1-xO催化剂新w系，取得重大突破，使氨合成催化剂性能得到大幅度提高。理论上，提出了铁氧化物分子比、单相理论、均匀性原则和活性模型等系列新的理论和概念，百年来第一次建立了熔铁催化剂的制备科学理论基础。提出物理熔融与化学反应耦合的一步法制备工艺技术和控制歧化反应的可控冷却凝固技术，历时7年，开发成功地世界独创的Fe1-xO催化剂。

刘化章在催化理论研究中，针对Fe1-xO催化剂极其优异性能与其特殊结构的构效关系问题，提出了助催化剂与Fe1-xO结构特征相匹配原则、表面酸碱协同效应、Fe1-xO歧化机理、Al2O3表面重构作用、竞争性还原机理、H2的强化学吸附和高活性本质等新概念和新理论，形成了以单相理论为核心的我国原创Fe1-xO催化剂特色理论体系。这一系列自成体系的研究成果代表了近40年国际上该技术领域的发展水平，在催化领域产生了很大影响，得到国内外学术界的公认和较高评价，认为这是“对氨催化剂原有理论的真正突破，给已经成形的合成氨催化科学知识体系带来了强烈冲击，对一百年来教科书式的催化剂研究和推断提出质疑”。根据这些理论和概念，刘化章撰写出版的中英文专著已在世界范围发行，部分内容被选编入高校教材和有关专著中，340余篇。

刘化章首创的Fe1-xO基新一代氨合成催化剂是世界合成氨催化剂研究百年来的第一次重大突破，是我国独创的一项拥有自主知识产权的原始创新成果，技术居国际领先水平。当时化工部认为该发明创造意义重大，涉及国家重大利益，需要保密，并批准获中国保密发明专利权。国家十分强调和鼓励原始创新，但我国每年成千上万项科研成果中，真正属于原始创新的并不多。Fe1-xO催化剂是一项有理论、有技术（专利）、有产品，即具有“三有”特征的原始创新成果。Fe1-xO基新型氨合成催化剂是目前世界上活性最高，生产成本低廉的最先进的商业催化剂，为我国氨合成催化剂处于国际领先地位，使我国化肥工业踏上了节能降耗的新途径，为改变我国合成氨工业落后面貌和促进农业稳定发展做出了重大的、原创性的成就和卓越贡献。

Fe1-xO催化剂发明在国际上产生了很大影响。世界著名的德国南方化学跨国公司也在生产Fe1-xO催化剂；德国、波兰、意大利等国科学家也在研究中国的这项发明，并指出：“很明显，这种发现给已成形的合成氨催化剂科学知识体系带来巨大冲击，并且还提出了令人感兴趣的工业应用方式。”

二、Fe1-xO催化剂经历3次生死存亡的抉择

Fe1-xO催化剂是氨合成催化剂近百年来的一项重大突破，是我国独创的一项原始创新成果。世界上第一个Fe1-xO催化剂的发明和开发过程没有先例可循，是一个典型的原始创新过程，从构思到产业化经历了十四年时间，Fe1-xO催化剂经历了三次生死攸关的考验！

从构思到发现历时七年。在小试过程中，由于没有先例可循，也未能找到有效的技术方案，于是刘化章换了一种思维，采取了“瞎搞”的办法。但可惜的是多次试验都以失败告终。其他老师劝他说：“刘老师，做不出来的，就别做了”。如果当时真的放弃不做了，那么Fe1-xO 催化剂就不会被发现了，Fe1-xO催化剂面临第二次生死攸关的考验。但是，执着不悔是刘化章的追求，坚韧不拔是刘化章的风格。既然要“瞎搞”，那就要“蛮干”到底，不达目的，决不罢休。刘化章坚持一定要做出一只样品！失败了，卸炉，装料，通电；再失败，再来，如此反复，终于试制成功第一只Fe1-xO催化剂样品！谁也没有想到，这次“瞎搞”的实验竟然是一次重大的突破性实验，它标志着Fe1-xO催化剂的诞生！正是因为有了刘化章式的坚持与拼搏，才有了Fe1-xO催化剂这一重大发现！

在这个创新过程中，刘化章深刻地体会到，搞科学研究要有异想天开的独创精神，要敢想、敢做，从前人没有做过的或按一般常识被认为是不可能的地方闯出自己的路。从废催化剂回收利用的目的出发，却“意外”地发现了一种新型的Fe1-xO催化剂。按照固定思维不可能的事情，按照创新思维就成为可能。“一切结论都在实践之后。尚未实践就下结论，就不可能有创新”，这是刘化章从事科学研究的准则。没有异想天开的创新思想，就没有Fe1-xO催化剂这一重大发现！氨合成催化剂已经历百年历史，被认为是研究得最透彻、最成功，在众多科学工作者广泛研究过的领域中，刘化章所引领的创新一个接着一个。他对氨合成催化剂研究的突出献，不仅在于开发出新型的系列催化剂以及由此产生的巨大经济效益，而且还在于我们在该领域科学研究中所表现出来的独创的科学精神。

从第一个样品到研制成功又经历了七年的漫长岁月，不仅困难重重，而且Fe1-xO催化剂又经历了一次生死存亡的考验。历经四年的第一次工业试验失败后，课题组在认识上和工作上发生了严重的分歧，少数人动摇了、退却了，有的认为Fe1-xO技术路线在本质上是不可行的，再继续下去也是“死路一条”，并退出了课题组。

在这个关键时刻，刘化章向校长汇报了课题组遇到的困难，表达了他的观点和态度，请求领导给他“背水一战”的机会。为了表示决心，刘化章毅然绝然地立下誓言：“誓与Fe1-xO催化剂共存亡，坚决完成国家任务！如不成功，我从实验室主楼跳下来！”在极其困难和巨大精神压力下，他继续带领课题组日夜奋战，终于研制成功世界上第一个Fe1-xO基A301催化剂，技术达到国际领先水平！

科技创新光有异想天开的独创精神是不够的，还需要脚踏实地、实事求是的科学精神，坚忍不拔、追求真理的献身精神。Fe1-xO催化剂的发明和开发过程中，困难、曲折和失败始终伴随着他们！技术方案被否决了！小试失败了！中试失败了！工业应用也遭遇失败了！其中任何一步都是决定Fe1-xO催化剂能否被发现和能否被开发成功的生死存亡的关键节点！技术方案被否决后，如果没有坚持技术路线，就不能找到熔铁催化剂的技术突破口；小试过程中，如果没有坚持实验，没有“今天一定要做出一只样品来”这样的决心和坚持实验的科学精神，就没有这一重大发现！在中试失败后，如果没有坚持Fe1-xO催化剂技术路线，没有“誓与Fe1-xO催化剂共存亡”这样的不怕失败、百折不挠的献身精神，就没有这一重大成果！

成功需要拼搏，成功需要等待！对于自己的创新经历，他说可以用两个字可以道出他最艰辛的工作特点，这两个字就是失败。同样地，成功的秘诀也可用两个字概括，那就是坚持。为了Fe1-xO催化剂的成功，刘化章拼搏了14年，坚持了14年！等待了14年！

三、催化剂的创新必须驱动产业的发展

国家提出全面实施创新驱动发展战略加快建设创新型国家，要求紧扣产学研结合问题，重点在推动科技成果转化上求突破。刘化章团队是从事催化剂研究的，如果把“创新驱动”比作经济发展的“催化剂”，则催化剂的“创新”必须“驱动”产业发展。

科学研究需要正确的价值观。刘化章认为，没有创业的创新是无本之木，只能是多几篇论文，多几个科技成果奖而已，而科技与经济依然是“两张皮”，也就是说，一项科研项目只有完成了“创新”和“驱动”两个过程，才能解决科技与经济“两张皮”的问题。这是刘化章长期坚守的科研价值观和目的观。

刘化章团队长期坚持走产学研结合的道路，创新了成果转化模式和方式，在该领域率先提出“研究、开发、生产、应用”一条龙的科研指导思想，坚持不懈地致力于产业化和工业应用。在校内外建立中试和产业化基地。从催化剂中试研究、催化剂生产、合成塔升温还原到正常运行一竿子到底，为企业提供全方位技术咨询和现场服务，团队成员的足迹踏遍祖国除之外全国30个省市区的数百家化肥厂。刘化章的产学研结合的创新模式，《科技日报》曾以“为自主创新‘火上浇油’”为题做了报道。

刘化章认为，创新成果转化和工业应用的过程是不断的创新过程。既要解决新型催化剂在工业应用中遇到的系列关键工程技术问题，又要解决工业实践中发现的新技术、新问题，提出了“催化剂、催化反应器、催化反应工程和工艺技术一体化技术路线，形成集成创新体系，创造性地解决了新型Fe1-xO催化剂在现有工业装置中系列应用关键技术，形成一套特有的新型催化剂使用技术，使催化剂工业应用提高到新的高度。

工业催化论文篇（4）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）02-0145-02

一、课程教学基本情况

石河子大学对化学工程与工艺专业和应用化学本科专业开设了《化学工艺学》，该课总学时36，总学分2，教材选用的是朱志庆和房鼎业编审、化学工业出版社出版的2013版《化学工艺学》。课程设置的目的是培养从事化工生产领域的设计、运行与研究开发工作的高级工程技术人才。

二、理论教学环节的改革

1.课程内容的改革。催化技术是现代化学工业的基础，80%以上的化学工业的生产需要使用催化剂。《化学工艺学》教材中几乎每一章都涉及不同类型的催化剂，然而大多数同学对工业催化剂及其应用条件还不太了解。因此本书中介绍了工业催化剂的类型、制备方法及其原理，使同学们对工业催化有直观的认识，在本书的绪论部分我们有针对性地介绍了一些不同种类催化剂的基础知识。

多相催化反应的共同特点是反应物在催化剂表面通过化学吸附生成活性中间体，在催化剂催化作用下，活性中间物进行化学反应生成产物，产物从催化剂表面脱附，催化剂得以复原。通常用“/”来区分载体与活性组分，如Ru/Al2O3表示钌负载在氧化铝载体上，Pt/SiO2则表示铂负载在氧化硅载体上。用“-”来区分各活性组分及助催化剂，如Pt-Sn/Al2O3表示铂和锡双金属催化剂负载在氧化铝载体上。通过这部分知识的学习，在教材中遇到不同催化剂时，同学们就能够自己进行判断：这种工业催化剂的活性组分是什么？载体用的是什么材料？一般来说，工业催化剂是一种多相化学反应过程，要求催化剂具有适宜的活性、高选择性和长的寿命，让同学们对工业催化剂有更加直观的了解。工业催化剂种类众多，制备方法各异，并且工业催化剂一般装填量巨大，因此给同学们介绍工业催化剂的制备方法是非常重要的。常用固体催化剂的制备方法有沉淀法、浸渍法、混合法、熔融法、沥滤法等。其中沉淀法和浸渍法是常用的制备方法，沉淀法是在含金属盐类的溶液中，加入沉淀剂，以便生成水合氧化物或碳酸盐的结晶或凝胶，再将生成的沉淀分离、洗涤、干燥和焙烧。浸渍法制备催化剂有所不同，首先制备催化剂载体，载体是一种多孔的吸附材料，再将待负载组分的可溶性化合物溶解在水或溶剂中，配制成一定浓度的浸渍液，用配置好的浸渍液与载体混合，吸附一定时间，滤去过剩溶液，固体经过干燥、煅烧和还原后制得负载型催化剂。固体催化剂最终都是以一定形态和尺寸在反应器中使用，这是为了使气体通过床层时不至于产生过大的压降，使气液在催化剂床层分布均匀。此外，工业催化剂还需承受搬运、装填和操作过程中气流冲击等破坏。这要求催化剂具有一定的机械强度，因此催化剂成型是非常重要和必要的单元操作。通常工业催化剂有柱状、球形、三叶草和空心形状等。在成型方式上，一般可分为自给造粒成型和强制造粒成型，自给造粒成型包括滚动成球、喷动床成球等。强制造粒成型有压片、挤条、破碎、滴液、喷雾干燥等。如Al2O3是最广泛使用的催化剂载体，其加入粘结剂后具有较好的塑性，可通过挤条的方法成型――类似于压面条的方法，一定粘度的Al2O3塑性体通过挤条机挤压成型，选择不同的挤出模具就可以制得各种形状的催化剂。催化剂制备完成后不能立即使用，还需经过煅烧活化才能填入反应器中使用。煅烧是通过热分解除掉易挥发组分而保留一定的化学组成，煅烧可以控制催化剂晶型、晶粒大小、孔隙结构和比表面积，同时提高催化剂的机械强度。为了形成催化反应所需的活性结构，催化剂一般还需进行活化处理，活化是将催化剂由钝态转变为活泼态催化剂的过程。通常可采用还原、氧化、硫化、羟基化等处理方法使催化剂活化。催化剂活化可以在反应器外进行，也可以直接在反应器中进行。

在之后的章节中，当工艺过程中有催化剂参与时，我们都会简单介绍所涉及的催化剂的特点及其制备方法，如第二章化工原料及其初步加工中。在介绍费托合成时，我们会简单介绍一下沉淀铁催化剂的制备方法，介绍近年来国内外对提高铁基催化剂的活性和选择性做的一些研究工作。在介绍合成气制甲醇的MTG工艺时，我们会介绍分子筛的特点，分子筛的几种重要的合成方法及其影响因素，以及分子筛择形选择性在工业催化上的重要应用。第三章无机化工产品典型生产工艺中，我们会介绍工业上甲烷水蒸气催化转化制合成气催化剂的制备，包括载体的选择、Ni担载量的选择、助剂的选择、担体表面改性的影响等。在氨的合成章节中，我们将详细介绍典型熔铁催化剂的制备方法：将一定量的精选磁铁矿粉、还原剂与适量的助剂混合，放入特殊的钢制炉内，通电后依靠物质的导电性及自身电阻，使混合物通电发热熔融，随后把高温熔浆迅速置入冷却槽内，冷却至室温后凝结成黑色坚硬固体，经粉碎、筛取一定粒度的催化剂，就可以得到合成氨熔铁催化剂。第四章基本有机化工产品典型生产工艺第4.3节，我们介绍了NiW/γ-Al2O3加氧催化剂的制备方法：将20～40目的γ-Al2O3载体于120℃干燥4 h，测试单位质量载体的吸水量，以活性组分担载量为依据，配制一定浓度的硝酸镍和偏钨酸铵盐的混合溶液作为浸渍液，将干燥后的氧化铝载体浸渍在此浸渍液中3 h，过滤出催化剂，在120℃下干燥3 h，然后在500℃下培烧4 h，得到不同Ni/W原子比的加氧催化剂。

2.理论教学方法的改革。化学工艺学中涉及的工艺流程图众多，典型的工艺包括合成氨工艺、氯乙烯制备工艺等，若采用传统的用粉笔板书的形式在黑板上画工艺流程度，不仅费时费力，而且授课过程枯燥，不利于学生理解。因此在教学中，我们采用多媒体教学，画出工艺流程图，并且在课件中制作了大量的生动的工厂现场照片、二维动画、三维动话等多种教学形式的改进。教学手段的多样化是提高教学效果的重要途径，采用该教学方式扩大了教学信息量，使学生对化工典型产品工艺流程有总体的、深刻的认识，激发学生学习的兴趣和热情。

三、实践教学环节的探索

虽然石河子大学化学工艺学这门课没有安排实践教学内容，但本校有多台大型专业实验设备，在理论课教学结束后，我们组织学生参观专业实验室，通过教师现场演示，使同学们了解小装置工艺流程和主要设备。我校目前现有的相关专业实验装置有：乙苯脱氢制苯乙烯，催化裂化装置，原油实沸点蒸馏仪，固定床催化加氢装置等。如在讲授催化裂化设备时，我们以流化床催化裂化装置为例，介绍装置的主要设备：流化床反应器，再生器，加热炉，分馏塔。通过运行装置，使同学们加深对催化裂化工艺流程及参数的理解。在讲授乙苯脱氢制苯乙烯时，我们会结合乙苯脱氢实验装置，给同学们介绍反应温度、压力对苯乙烯转化率的影响。教材中虽然没有介绍苯乙烯转化率的计算，但我们将根据装置自带的气相色谱分析仪，讲述苯乙烯转化率的计算方法。通过一系列实践教学改革，培养同学们对所学专业知识综合理解能力和应用实践能力，培养学生运用所学的化工专业知识，独立分析和解决化工生产中实际问题的能力。

四、结语

综上所述，改革后的《化学工艺学》课程在理论教学中引入了工业催化知识，以典型化工产品生产工艺为主线，课程以讲授为主，同时综合运用多媒体教学手段和“启发与互动式”等教学方法，将专业实验仪器作为实践性教学的重要组成部分引入到理论课教学中，使同学们深入理解化学加工过程的基本原理、工艺参数、流程组织、环境影响等，充分调动化工专业学生学习的积极性，培养学生运用化学工程与工艺基本原理解决实际生产问题的能力，收获了可观的教学效果。

参考文献：

工业催化论文篇（5）

中图分类号：O623.624文献标识码：A文章编号：1672-979X(2007)10-0009-02

Synthesis of n-Butyl Propionate Catalyzed by Gallium Sulfate

CHEN Dan-yun, CAI Yong-wei

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Henan University, Kaifeng 475001, China)

Abstract：Objective To study the catalytic activity of gallium sulfate in the synthesis of n-butyl propionate. Methods The effects of amount of gallium sulfate, molar ratio of alcohol to acid, reaction time and repeated times of catalyst on the yield of n-butyl propionate were investigated. Results Gallium sulfate had high catalytic activity and could be recovered easily, operated simply, post-treated conveniently and used repeatedly. Under the best conditions, the yield of n-butyl propionate could reach 86.03%. Conclusion Gallium sulfate is an excellent catalyst for the synthesis of n-butyl propionate.

Key words：n-butyl propionate; gallium sulfate; catalysis; synthesis

丙酸丁酯为水白色液体，有类似苹果的香味，主要用作食品及日化产品的香精、香料，还可用作硝基纤维素和树脂的溶剂，清漆、香蕉水的缓干剂[1]。工业上普遍采用浓硫酸为催化剂，丙酸和正丁醇为原料的传统合成法。该法存在设备腐蚀严重、副反应多、后处理工艺复杂、废液排放量大等缺点，因而，近年开发环境友好的酯化催化剂成为该领域的研究热点。文献报道，固载杂多酸盐[2]、固体超强酸 [1,3]、离子交换树脂[4]和季铵盐[5]等均有较好的催化效果。笔者首次用硫酸镓为酯化催化剂合成了丙酸正丁酯。结果表明，该催化剂具有用量少、催化活性高、反应时间短、后处理工艺简单、重复使用性优良等优点，有望成为具有工业化价值的酯化催化剂。

1实验部分

1.1仪器与试剂

CL-2型恒温磁力加热搅拌器（郑州长城科工贸有限公司）；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）；WZS-1型阿贝折光仪（上海光学仪器厂）；Avatar360FT-IR型红外光谱仪（美国Nicolet公司）。

硫酸镓为工业品；丙酸、正丁醇均为分析纯。

1.2酯的合成

在装有温度计、分水器、回流冷凝管的三口烧瓶中加入0.2 mol丙酸、一定量的正丁醇和催化剂，开动电磁搅拌进行加热回流反应，至出现冷凝液时开始计时。反应结束后，冷却、静置，滤除催化剂并保留待重复使用；反应液经饱和食盐水洗及蒸馏水洗，干燥后移至蒸馏烧瓶减压蒸馏，收集沸程（63～66）℃/0.097 MPa真空度下的馏分为产品（温度计未校正），称重并计算收率。

1.3产品分析

所得产品为具有浓烈香甜气味的无色透明液体，折光率nD20＝1.421 2，与文献[1]相符（文献值nD20=1.421 0）。红外谱图与文献[6]相符，可确认其结构。

2结果与讨论

2.1催化剂用量对收率的影响

采用醇酸物质的量比1.4，反应时间30 min，改变催化剂用量，结果见表1。

由表1可见，少量催化剂即可表现出很高的催化活性，用量为0.4 g时，丙酸正丁酯的收率最高。若再增加催化剂用量，收率有所下降，原因是副反应随催化剂用量增多而加剧。

2.2醇酸物质的量比对收率的影响

采用催化剂0.4 g，反应时间30 min，改变正丁醇用量，结果见表2。

由表2可见，本反应利用反应物之一的正丁醇带水，适当增加醇用量，能及时将反应生成的水除去，有利于酯化反应向生成酯的方向进行而提高收率。但醇用量过高会降低反应体系中催化剂的浓度，使反应速率下降，收率随之减少。故醇酸物质的量比以1.4为宜。

2.3反应时间对收率的影响

采用醇酸物质的量比1.4，催化剂0.4 g，改变反应时间，结果见表3。

由表3可见，反应60 min基本已达化学平衡。由于该催化剂的高活性，故此前保持较高的反应速率。继续延长反应时间收率增加缓慢，故适宜的反应时间为60 min。

2.4催化剂重复使用对收率的影响

考察上述适宜条件下分离所得未经活化处理的催化剂的重复使用性，取醇酸物质的量比1.4，反应60 min，结果见表4。

由表4可见，该催化剂不经任何活化处理便可重复使用，随重复使用次数增加，收率仅缓慢下降，第5次使用仍保持较高的活性。

3 结论

硫酸镓是高效、经济、环境友好的酯化催化剂。表现为催化活性高，用量少，反应的选择性好，收率高，后处理简单，重复使用性好及废液排放量少。用于合成丙酸正丁酯的最佳工艺条件为：丙酸0.2 mol，醇酸物质的量比1.4，催化剂0.4 g，反应时间60 min，收率达86.03%。

参考文献

[1]杨水金，童文龙，李福宝. SO4-2/TiO2-La2O3催化合成丙酸丁酯[J]. 精细石油化工进展，2004，5（3）：12-14.

[2]邓旭忠，周家华，张，等. 活性炭固载磷钨酸催化合成丙酸丁酯[J]. 香料香精化妆品，2001，（3）：7-9.

[3]杨蕾，蒋益林，王鹏. 丙酸正丁酯绿色合成工艺中固体酸催化剂研制[J]. 哈尔滨工业大学学报，2003，35（3）：351-353.

[4]王小雄，高黎明. 丙酸丁酯合成工艺研究[J]. 化学世界，1999，40（6）：307-310.

工业催化论文篇（6）

羧酸酯是一类重要的化工原料，低级的酯一般都有水果香味，可作香料(如醋酸异戊酯有香蕉味，戊酸乙酯有苹果香味等)。液态的酯能溶解很多有机物，故常用作溶剂(如醋酸乙酯等)。有些酯还可用作塑料、橡胶的增塑剂。以乙酸辛酯(octyl acetate)为例：乙酸辛酯具有桔子、茉莉和桃子似香气，天然品存在于苦橙、绿茶等中，是我国gb2760-86规定允许使用的食用香料，同时被fema（美国食用香料与提取物制造协会）认定对人体是安全的，fda（美国食品及药物管理局）也批准其用于食品。乙酸辛酯主要用以配制桃子、草莓、树莓、樱桃、苹果、柠檬和柑橘类香精，也可用于日化香精配方中。

1. 羧酸酯类香料的市场前景

随着生活水平的提高，消费者对食品、饮料的口味、口感要求越来越高，这就需要大量使用香精、香料来迎合消费者，促进了食品 企业 对香精香料的应用。食用香精在食品配料中所占的比例虽然很小，但却对食品风味起着举足轻重的作用。国际知名咨询公司freedonia于去年5月底的研究成果表明：预计从2006～2008年，发展

无机盐催化剂：无机盐大多性质稳定，来源广泛，对设备几乎没有腐蚀，反应条件温和，不会对环境造成太大污染，但是由于无机盐容易潮解，影响其催化的效果。常用的催化剂有三氯化铝、三氯化铁、硫酸钛、十二水合硫酸铁铵、五水合氯化锡、一水合硫酸氢钠和硫酸锌。

磺酸类催化剂：磺酸类催化剂来源广泛、性能稳定、安全、使用方便、对酯化反应有较高的活性、产品收率较高、产物处理方便、催化剂可以重复使用等特点，适合于 工业 化生产的需要。

杂多酸催化剂：杂多酸是一种含氧桥的多核化合物，其特点是催化活性高。选择性好，反应时间短，反应温度低。不易造成环境污染，对设备几乎没有腐蚀。再生速度快。

阳离子交换树脂催化剂：其主要特点是价廉易得，不腐蚀设备，不污染环境，不会引起副反应，不溶于反应体系，能够重复使用，易于分离、回收和再生，操作简单，产品收率较高，具有工业推广价值。

固体超强酸催化剂：固体超强酸在有机合成中的优点是活性高，重复使用性好，不腐蚀设备，制备方法简便，处理条件易行，便于工业化。这对于节约能源，提高 经济 效益是很有意义的。

负载型催化剂：其优点是催化活性高，重复使用性好，不腐蚀设备，制备方法简便，处理条件易行，便于工业化，这对于节约能源，提高经济效益是很有意义的。

钛酸四丁酯催化剂：不仅具有催化活性高，重复使用性好，不腐蚀设备等基本优势，而且同制备方法简便，酯收率高，价廉易得，反应时间短，反应温度低，处理条件易行，便于工业化，这对于节约能源，提高经济效益是很有意义的。

酶催化（脂肪酶催化、菌体催化等）工艺不仅催化化活性高、产品质量好，而且反应条件简单、温和, 酶重复使用方便, 酶活性保持时间长, 在生物酶的固定及精细化学品的合成中有较大的使用价值。

4. 讨论

工业催化论文篇（7）

目前有80%以上的化工产品是借助催化剂生产出来的，因而催化剂与化工生产密切相关。特别是新型能源催化材料与环境材料的研究和应用，正在给现代工业带来创新和发展。

在能源催化和环境材料研究领域中，有众多有志之士。储伟15岁怀揣梦想考进南京大学，毕业后经国家教委选拔远赴法国留学。经过六年多的勤奋苦学和大量的科研实践，26岁获得法国博士学位。当身边的同龄人还在努力地找寻人生方向的时候，他已经走在了通往理想的道路上――科研创新之路。他勤奋好学，熟悉四门外语；科研路上脚踏实地，勤勤恳恳。在能源催化与环境材料领域中执著探索和创新。

心系环保，执著创新

在全球气候变化和极端气候事件越来越多的严峻形势面前，包括中国在内的世界大国和发达国家都在积极采取措施对温室效应进行有效控制。有着强烈公益心的储伟教授心系环保，毅然决定利用自己的专业知识投身祖国新能源材料和环保事业，为国家做出积极贡献。早在1998年，储伟教授已经开始应用辉光放电等离子体技术，进行强化催化剂制备的研究工作，他是世界上进行此项创新研究的先驱人员之一。他将创新技术应用于费托合成制清洁油品高效催化剂、减排二氧化碳催化转化用催化剂等，并在这些方面取得了显著的效果和多项创新成果。

自2009年开始，他积极参与四川大学校长谢和平院士领导的部分研究工作，在二氧化碳矿化利用和二氧化碳的催化利用和固化等方向开展积极的研究，例如天然钙镁盐电化学矿化二氧化碳联产碳酸盐利用；CO2催化固化制碳材料及其利用，催化剂和过程的改进研究；二氧化碳矿化利用过程的分子模拟研究；用太阳能电能降低成本的催化制氢技术和二氧化碳催化利用和固化封存等。

在充分掌握了的理论知识和实验技能后，会产生更多的新思想、新方法、新成果。依托相关项目，储伟教授在费托合成用纳米钴基催化剂、合成气催化选择转化用催化剂、天然气催化活化用催化剂等多方面开展了系列科研活动，均取得丰硕成果和奖励。其中，辉光放电等离子体技术促进了纳米钴基催化剂的分散度，经过协同调控可显著提高纳米催化剂的活性中心数和催化合成气制备清洁燃料的性能；对开发“绿色燃料”具有重要的战略意义和应用前景。

在介孔结构催化剂的研制和应用、贮氢材料方面、催化燃烧方面、Co-B选择加氢催化剂等方面均取得了优良的进展。在能源催化环境材料领域中，储伟教授及其课题组对新型固体酸催化剂开展了一系列研究，制得的新型固体酸催化剂具有很好的反应稳定性；在进行简单处理后还可再生，能重复利用，具有良好的工业应用前景。

创新的关键在于自主创新，在于将自主创新的成果实现产业化，变为最终的产品和商品，真正转化为现实生产力。所以在科研中，储伟教授很注重理论与应用相结合。1999年至今，他已负责多项应用项目的研发工作，如异丁烯氢甲酰化制异戊醛的高效催化剂与新工艺研究（重庆西南合成制药厂）、分子筛TS-1催化丙烯环氧化制环氧乙烷（成都琢新生物技术有限公司）等，都实现了理论成果到应用的转化。

刻苦钻研，屡有成果

经过二十多年的学术积累和沉淀，凭着自己和团队的勤奋、好学和执著，储伟教授主持了很多科研项目，同时也获得了大量的荣誉。但看得见的是成绩，看不见的是荣誉背后付出的艰辛和汗水。

在科研的沃土上，他不断耕耘，不断收获。自1992年以来，储伟教授负责承担和完成了部级和其他科研攻关项目20余项，并取得了显著成绩。例如：国家自然科学基金重大项目专题“合成气定向转化制低碳醇用新型高效催化剂与反应调控机制”的研究，国家“973”计划重大项目分题2个，国家自然科学基金项目4个，中国科学院重大项目，四川省杰出青年基金项目等。2007年5月9日出版的国际顶尖刊物Chemical Reviews上，发表了储伟教授研究组与法国同行专家合作完成的“合成气高效转化制清洁燃料用钴基催化剂的制备和表征”方面的论文。该论文的发表在国内外产生了明显的学术影响，该6年来已经被SCI引用400多次。

他在国际一区刊物Angew. Chem. Int. Ed.、Chemical Reviews、ChemSusChem、Journal of Catalysis、J Mater Chem A、ACS Catalysis、Applied Catalysis B、Nanotechnology等发表的论文被SCI/EI国际检索收录300余篇次；论文被引用大于3160次，i10 index 82。主编出版40余万字的《催化剂工程》；申请发明专利31项， 其中3项美国发明专利，已获得授权发明专利十余项，并以第一排名获得四川省科技进步二等奖2项。在人民大会堂举行的2008年“全国化工科学技术大会”上，储伟教授荣获“中国石油和化学工业青年科技突出贡献奖”，全国仅13名大奖获奖者，该奖项是表彰在推动中国石油和化工工业的科技进步、促进行业发展中做出重大贡献的青年科技工作者。这体现了国家行业主管部门和同行业专家对他们研究工作和取得的突出成绩的高度重视和肯定。

由于深厚的学术积累和突出的科研能力，储伟教授还受邀担任了部分社会职务。他任J. Energy Chem.、纳米科技、天然气化工、工业催化、America J. Appl.Chem.等6种刊物编委；任四川省环境保护环境催化与材料工程技术中心副主任；国家“985”平台四川大学学术带头人。除此之外，他还在国际国内学术大会（分会）和国内外知名大学做邀请报告20余次，并担任学术大会主持或分会主席10次。

储伟教授所领导的研究小组有着广泛的国内外学术交流。自1998年以来，他先后以客座教授的身份与多所国际著名大学在国外开展科学研究，近年在世界500强沙特SABIC公司利雅得研究院任高级科学家3年 （项目首席科学家）。国内外参与学术交流的经历，让储伟教授积累了丰富的科研工作经验，在国际前沿领域和国家重大需求的新能源催化材料和技术，节能降耗技术，大气污染治理和碳资源循环利用等方面对相关问题开展积极的创新思考和实践探索。

工业催化论文篇（8）

关键词：二氧化氯 染料模拟废水 催化氧化

催化氧化法是近年来发展起来的水处理高级氧化技术之一，它是在化学氧化法的基础上改进、发展起来的，并逐渐成为研究的一个热点。利用催化氧化法处理印染、染料废水的报道很多[1～9]。常用的氧化剂有O3、H2O2、NaClO3及ClO2等，其中，二氧化氯是一种新型高效氧化剂，在水处理氧化消毒及造纸、纸浆工业的漂白等行业使用较为广泛，对染料废水也具有很好的脱色效果[3]。本文以二氧化氯作氧化剂，自制催化剂，催化氧化处理几种染料模拟废水，取得了满意的效果。

1 实验部分

1.1 实验药品与材料

硝酸铜、硝酸镍、硝酸锌、硝酸锰、硝酸钾(AR)；氢氧化钠与浓盐酸(AR)；粒状活性炭（北京光华活性炭厂），γ-Al2O3(AR)。

本实验采用配制的染料模拟废水，活性艳蓝（模拟废水Ⅰ），其CODCr为598 mg/L；阳离子艳红X-5GN（模拟废水Ⅱ），其CODCr为645 mg/L；分散兰2BLN（模拟废水Ⅲ），其CODCr为682 mg/L。

采用化学法[3]制取一定浓度的二氧化氯水溶液。

1.2 催化剂的制备

（1）活性炭为载体催化剂：活性炭用浓度为6%的硝酸盐溶液浸渍24 h，抽滤出浸余液，水洗后晾干，然后在85 ℃下干燥2 h并置于120 ℃烘箱6 h后，放于260～300 ℃马弗炉中恒温12 h，得7种催化剂分别为1＃Mn/AC、2＃Ni/AC、3＃Zn/AC、4＃Cu/AC、5＃Cu-Ni/AC、6＃Cu-Ni-K/AC、7＃AC。

（2）γ-Al2O3为载体催化剂：浸渍过程与活性炭载体催化剂相同，将负载后的载体在85 ℃下干燥12 h，在450 ℃下灼烧4 h，得2种催化剂为：8＃Zn-Ni/γ-Al2O3、9＃Ni/γ-Al2O3。

1.3 实验步骤

（1） 二氧化氯化学氧化实验：不加催化剂，直接用二氧化氯氧化处理染料模拟废水，重点考察反应时间、溶液的pH及氧化剂用量对氧化处理效果的影响。

（2）催化剂的筛选实验：将自制的九种催化剂与二氧化氯组成催化氧化体系，对染料模拟废水进行催化氧化处理实验，筛选最佳的催化剂。

（3） 催化氧化实验：重点考察催化剂投加剂量、氧化剂投加量、溶液的pH、反应时间对模拟废水的催化氧化处理，确定最佳工艺条件。

2 结果与讨论

2.1 二氧化氯化学氧化实验结果与讨论

取三种模拟废水，投加不同剂量的二氧化氯溶液，调节反应的pH，在室温下振荡反应一段时间，测定反应后溶液的CODCr值，计算CODCr去除率。确定了最佳的工业条件为：二氧化氯投量2.0%（1.0%的水溶液）、反应时间60 min、反应的pH为3～5。在此工艺条件下重复实验5次，结果见表1。

表1 化学氧化模拟废水实验结果

模拟废水88.6%，催化氧化效果明显。

（2）通过对自制催化剂的优选实验，确定了ClO2催化氧化法处理模拟废水最佳催化剂为2# Ni/AC，在此催化剂作用下，ClO2对三种染料模拟废水均有较好的氧化效果，CODCr平均去除率为88.6%。

（3）通过催化氧化实验确定了ClO2催化氧化处理三种染料模拟废水的最佳工艺条件为：氧化剂用量为0.2 mg/mL，pH=3～7，催化剂4.0 g，反应时间45 min。催化剂可以重复使用5～6次以上。

参考文献

1 何 强，龙腾锐.印染废水治理技术评价.给水排水，1995，（5）：47～50

2 游贤德.过氧化氢法生产二氧化氯.黎明化工，1997，(4)：4～5

3 李硕文，陈 扬，宋英伟，等.催化氧化法去除染液COD的试验研究.西北纺织工学院学报，1995，9(4)：327～330，346

4 张仲燕，施利毅，邢建南，等.去除难降解有机废水COD用高效多相催化剂的研究.上海大学学报(自科版)，2000，6(1)：87

5 张彭义，余 刚，蒋展鹏，等.Ni／Fe／Cu氧化物的催化臭氧化作用研究.环境科学，1998，19(4)：29～32

6 潘 峰，吴家瑶.催化氧化法处理印染废水试验.污染防治技术，1999，12(2)：109～110

工业催化论文篇（9）

1电化学催化课程思政的可行性

1.1课程内容

《电化学催化》为能源化学工程专业的专业特色课程。本课程在物理化学的基础上，结合近年来电化学科学的发展，重点介绍电催化基础和重要电催化过程两部分，内容包括从纳米结构、表面结构、电子结构出发认识电催化过程和催化剂材料的性质，到电催化剂的制备方法；从电催化还原基础，到电化学固氮、电化学还原二氧化碳以及光电催化、燃料电池等电催化应用。通过本课程的学习，应使学生较为系统地掌握催化的基本理论知识和基本原理以及电催化技术的应用，了解电催化科学的前沿方向，初步培养学生具有应用所学基本专业知识进行分析问题，并能解决问题的能力。

1.2课程思政的研究进展

近年来，将课程思政引入电化学领域专业课的研究已见报道。然而，在“电化学催化”这门课中几乎未见报道，这主要是由于一些问题所导致。常见的如下：（1）一些专业教师对如何把课程思政引入电化学催化这门课还是一头雾水，没有找到合适的切入点。同时，传统教学方法也侵染了部分教师，会出现教书和育人相脱节的现象，忽略了学生创新精神、实践能力和社会责任感的培养。（2）“电化学催化”现行教材内容缺少思政元素。目前出版的“电催化”教材主要涉及电催化原理、特征等基础理论以及重要的电催化过程部分，材料多偏重科学理论知识，没有鲜明的思想政治内容，更缺少电催化领域一些人文精神的灌输。（3）教学方法还是以前的多媒体教学，“电化学催化”课堂设计参考的常见方式为专业理论知识讲授，缺乏对学生社会责任、价值观的教育，对思政元素的探讨和发现需要加强。（4）课程考核形式没有多样性，无法证明“课程思政”的关键性。目前，“电化学催化”课程考核形式为笔试，主要考查学生对课程基本概念、知识点的掌握程度以及综合运用课程各部分知识点的能力，实际应用能力的考查欠缺，而上述能力的考核过程中无法体现课程思政的存在。

2在电化学催化课程引入思政的初步研究

就如何把课程思政引入电化学催化课程，本文将结合“电化学催化”的教学内容，探索专业知识中所蕴含的思政元素，在传授专业知识的同时，把思政内容由浅入深地添加进去，初步研究思政的可行性。

2.1挖掘专业课中的思政元素

以“电化学工程”教材中的内容为例，结合课程思政目标，梳理教学内容，从中挖掘可以切入思政教育的元素和思政案例（表1）。《电化学催化》基于课程思政进行了教学内容的调整，仔细梳理和挖掘“思政元素”，思政内容的引入主要采用案例式教学，以提高学生的接受度，润物无声地同步实现知识传授与价值引领。

2.2探索多元化课堂设计

将思政元素融入课程教学中，采用实验型教学、提问式教学、讨论式教学等方法进行教学。将上述梳理的思政内容通过历史纪实、新闻资料、图片和视频等信息资源呈现，引导学生参与到课堂讨论互动，课后引导学生继续对课中思政内容进行反思和拓展[4]；同时在理论引导的基础上，关键电催化体系要让学生亲身参与设计催化剂的实验，让学生进入实验室跟随老师做一些基础性的实验，提高学生的参与度，通过在催化剂制备、性能测试及数据分析方面的引导与实践，学生的兴趣和热情得到了很好的升华，同时在实验过程中培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。另外，要通过巧妙的教学设计，有效利用互联网资源开展“线上线下混合式”教学，将网络课程资源学习有机融入现有的电化学催化线下课程教学模式中，调动学生的学习自主性，丰富思政教学内容，促进师生结合时代热点案例进行思政讨论，提升教学效果[5]。在实践环节中，带领学生参观相关的催化公司，激发学生学习热情的同时增强其社会责任感和民族自豪感。

2.3考核思政效果

本门课程采用平时成绩和期末考试成绩综合评定的方式，其中平时成绩占40%，含课堂问答、实验操作、线上证书获取等；课堂问答主要通过一问一答的形式，让学生认识到催化剂产业的发展历程，其中所蕴含的精神力量。实验操作主要通过学生在实验过程中，培养学生的团队协作和工匠精神。线上学习主要通过学生在慕课上观看一些相关视频，弥补课时量不够的缺点。期末考试成绩占60%，采用闭卷形式。依据教学大纲和课程思政目标，将思想政治素质评价融入课程考核的每个环节中，引导学生关注和重视课程思政，分别从专业技能和思想两个维度综合评价教育效果，形成思政育人合力，使学生能力和思想同步提高[6]。

3电化学催化课程融合思政教育的实践反思

3.1分清内容主次，注意教学技巧

课程思政理念下的教学模式要主次分明，必须是以专业知识为主，思政教育为辅。教师要明确专业知识的关键性，同时要使思政教育扮演辅助角色，这一系列定位要在教学过程中贯彻如一。在教学安排中，仍要突出电化学催化课程的重点难点以及教学目标，避免思政内容反客为主，占用专业知识的教学空间。要让专业知识作为载体，以思政教育为催化剂，使学生主动学习这个“过程”高效而持久的运行。因此，在引入思政教育时，教师也要注意运用合适的方法和技巧。不能生搬硬套、毫无章法地加入思政内容，而要与专业知识这个载体互相依托、互相促进，在中国故事、人物事迹、社会热点、历史事件、经典案例、身边案例中寻找专业知识、思政教育、学生情感三者的交融点，激发学生情感共鸣，这样学生接受起来比较容易且印象深刻，使得电化学催化课程思政教育有内容、有温度、有趣味，从而引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

3.2电化学催化课程思政实施的行政辅助

为全面开展课程思政工作，要重视高校层面的支持，学校要从制度、经费等宏观层面支持和帮助专业教师，保障思政教学常态化、课程思政工作的顺利实施。学院、教研室需要严格执行上级的部署。通过举办教学竞赛、课程观摩、教研室研讨等形式，为调动专业教师实施课程思政的积极性，可以适当增加一些绩效奖励，减少一些专业知识教学的工作量。

3.3丰富《电化学催化》课程思政的评价方式

为了丰富评价形式，可以让其他学科的教师、学生参与评价思政在这门课教授过程中所起到的效果，这样可以通过学科交叉，提升思政内容和方式的不足。课程评价的时间可以不限于一学期，通过跟踪教学，观察和记录课程思政所带来的积极效果。对于电化学催化这门课来说，适度的实验教学有助于让学生了解到前辈在这个领域奋斗的艰辛，在实验过程中，为学生树立正确的榜样，把学生塑造成有理想、有担当和善于团队协作的人。

3.4以创新创业为引领，产教融合

为了给学生提供创新创业的专业支持，充分发挥专业课程的优势，建立实践育人的长效机制，课程组应积极配合创新创业学院、就业指导中心、学生工作处、团委等部门，一方面将创新创业教育全方位融入“电化学催化”课程教学，为学生创新创业打下坚实的基础;另一方面选拔学业优秀的学生参与创新创业项目，为创新创业团队提供支持，实现优势互补。

工业催化论文篇（10）

中图分类号： P481 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2016.24.078

近年来暴雨、干旱、大风、大雾和霜冻等天气事件频繁出现，严重影响了人们的生产生活及社会的经济发展，所以人工影响天气技术的进一步提高有着重要的社会意义。人工影响天气试验作为人工影响天气研究的重要手段之一，愈来愈引起科学家们的关注和重视。我国在人工影响天气领域取得了很多的研究成果，并已经将越来越多的科学成果应用到了实际的业务运行之中。催化剂扩散轨迹的研究成果在人工影响天气的作业实施中有着非常重要的作用，它不仅能时刻跟踪催化剂的扩散范围，而且能避免区域的重复作业，使催化剂在作业潜力区最大限度的发挥作用，为人工影响天气作业提供科学的理论依据。然而，目前我国有关人工影响天气催化剂扩散轨迹试验的研究还相对较少。因此，进一步深入研究催化剂扩散轨迹的相关理论有着迫切的需要和重要的意义。

1系统运行业务化的实现

系统运行将与增雨作业相结合，增雨作业时，在播撒高度上输入AgI播撒量及大气温度、风速等扩散参数，计算机便实时显示出它扩散的时空分布和变化规律。即让实时了解增雨落区大致范围，以便于地面雨量结合起来进行增雨效果分析。

2系统输出的内容

通过菜单选项可随意调看该模式及分析个例的输出结果，即AgI运行轨迹时的时空分布和变化规律可实时显现出来。结合作业层宏观条件，在不同高度、不同温度和风速条件下运行该模式。

3模式介绍

本文所采用的模式中假设在相对稳定、大气为各向同性的层状云中进行飞机增雨作业试验，即假设层状云中为均匀平直的定常流场。同时，假设模式中的风在垂直方向上没有切变，即该模式中不考虑催化剂在X-Z面或Y-Z面的垂直扩散。为了保证催化剂的扩散沿着X-Y面即主导风方向，飞机在增雨作业时沿着垂直于高空播撒层主导风向的方向播撒催化剂。模式中将增雨飞机开始作业的位置取作坐标原点，平均风的方向为X轴，增雨飞机的作业方向为Y轴。因此，本研究考虑在与主导风方向一致的情况下，催化剂的输送扩散问题，从而确保催化剂在水平方向的扩散达到最远，可以通过催化剂在水平方向的输送距离来确定飞机增雨的区域。

假设为自由大气，则梯度输送理论扩散方程为：

即：

其中，q表示扩散物质的浓度，单位为个/L;u、v和w分别表示风速在x轴、y轴及z轴上的分风速，单位为km/h;kx、ky和kz分别表示在x轴、y轴及z轴上的湍流系数，令kx=ky=kz=kz（各向同性），单位为m2/s;t为时间，单位为min;w为因催化剂自身具有质量而产生的下沉速度，单位为m/s。

模式中考虑催化剂与云滴之间及催化剂与催化剂之间的相互作用，因此上述方程为：

式中Nc为云滴浓度，个/cm3;a表示云滴的捕获系数;B代表催化剂质点之间的闭合系数。根据文献[1]，本研究中不考虑混合物之间质点的并和作用。

由于层状云中v和w一般非常的小（若干厘米每秒），因此本研究中不考虑，从而可得方程为：

考虑初始边界条件：

t=0时，■

z=0时，q=0

■时，q=0

式中Q为单位点源核生成率。这样得单位点源浓度扩散方程为：

由于线源是点源在播撒线上浓度的积分，得到层状云线源扩散公示为：

其中，QL表示单位线源的核生成率，单位为个/m。

4个例分析及结论

本研究中选取了2014年春季四次飞机增雨作业个例进行研究，分别对四次增雨作业中的催化剂AgI的扩散轨迹进行模拟计算。

第一个个例选取2014年5月2日的一次飞行作业过程，作业温度为T=-5.2℃，风速为u=11千米/时，作业高度为H=3000米，AgI用量为500克，播云时间为90分钟，这时它的线源生成率为6.67 108个/米，见表1。模拟结果见图1，单位为个/升。

表1 2014年5月2日催化剂扩散分布

第二个个例选取2014年5月10日的一次飞行作业过程，作业温度为T=-3℃，风速为u=100千米/时，作业高度为H=4200米，AgI用量为500克，播云时间为90分钟，这时它的线源生成率为6.67 108个/米，见表2。模拟结果见图2，单位为个/升。

表2 2014年5月10日催化剂扩散分布

第三个个例选取2014年5月11日的一次飞行作业过程，作业温度为T=-9℃，风速为u=21千米/时，作业高度为H=3500米，AgI用量为500克，播云时间为90分钟，这时它的线源生成率为6.67 109个/米，见表3。模拟结果见图3，单位为个/升。

表3 2014年5月11日催化剂扩散分布

第四个个例选取2014年5月12日的一次飞行作业过程，作业温度为T=-13℃，风速为u=28千米/时，作业高度为H=5000米，AgI用量为500克，播云时间为90分钟，该条件下，催化剂AgI的线源生成率为4.44 1011个/米，见表4。模拟结果见图4，单位为个/L。

表4 2014年5月12日催化剂扩散分布

在计算过程中，我们根据文献[1][2]假设Nc、a和k均为常数。由表可知：

根据个例1的研究结果，如图1所示，当飞机增雨作业温度大于-7℃且风速较小时，催化剂AgI的水平扩散距离较近，同时作业后在X-Y面运行时间较短（这时，在X-Z面或Y-Z面运行扩散的范围较大，以后我们再继续研究讨论它）。

根据个例2的研究结果，如图2所示，当飞机增雨作业温度大于-7℃且风速较大时，催化剂AgI的水平扩散距离同样相对较近，但大于个例1中催化剂的水平扩散距离，同样作业后在X-Y面运行时间较短。

因此，根据以上两个个例的分析讨论，可以得出在飞机增雨作业中，如果进行蛇形播撒作业，应该使播撒的间距相对近一些。例如，在2014年5月2日的飞机增雨作业中，在播云6min后，云中AgI成冰核的数量在2.5公里以外增加小于5个/升。

根据个例3的研究结果，如图3所示，当飞机增雨作业温度小于-8℃且风速较小时，催化剂AgI的水平扩散距离相对较远，而且作业后在X-Y面维持的时间也相对比较长。

根据个例4的研究结果，如图4所示，当飞机增雨作业温度小于-8℃且风速较大时，催化剂AgI顺风向的水平扩散距离很远，而且作业后在X-Y面维持的时间也比较长。因此，在飞机增雨作业中进行蛇形播撒作业时，应该使催化剂的播撒间距加宽。

同时，在模式的试验研究中还发现，当温度、风速等条件不变的情况下，催化剂AgI的扩散轨迹随着湍流系数k的增大，衰减加快，且顺风向的水平扩散范围则减小（图略）。

本研究中模拟的催化剂播撒轨迹与实际飞机增雨作业飞行轨迹相一致，因此，本研究中通过考虑催化剂的扩散轨迹从而掌握了薄云间距的方法，该方法的掌握有利于提高飞机增雨作业的效果，在增雨作业潜力区最大限度的挖掘增雨潜力，从而避免了作业区域的重复作业，使人工增雨作业更科学有效，为抗旱增产做出更大贡献。

参考文献

[1]申亿铭.云中催化剂的扩散[M].北京：气象出版社，1994.

[2]黄美元，徐华英.云和降水物理.科学出版社，2001.