□本报记者 师喆
一边戴着丁腈手套操作,一边观察反应装置中叔丁基膦催化剂的合成情况——今年11月,同事无意间拍下的一张工作照上,河南省科学院化学研究所有限公司副研究员刘婷婷的表情略显疲惫,但更多的是专注。
“当时这个项目我们已经深入开展了两个月,不同溶剂筛选了十多种,却始终差了临门一脚,收率一直卡在60%—70%。就这样日复一日地不懈研究,我无意间发现一种不太常用的溶剂筛选效果不错,进一步优化后收率能达我们预期的95%左右。”12月26日,刘婷婷向记者讲述了这张照片背后的故事。
近年来,叔丁基膦因其强大的催化活性、出色的选择性和在不同反应环境中表现出的稳定性,成为现代化学广阔领域中一颗备受瞩目的“明星分子”,在药物合成、能源存储等领域,都有着强劲的应用需求。
市场有需求,企业也闻风而动,却碰上了叔丁基膦衍生物稳定性差、难以产业化的关键技术难题。求助到省科学院后,刘婷婷和团队人员集中攻关,深入研究了反应过程中催化剂的选择性对反应的影响规律,开发了多种创新性工艺路线,实现了12种叔丁基膦衍生物的工业化生产,能为合作企业带来了超2亿元的销售收入。
“过去,我们也合成出不少产品,但可能意识不到它的市场价值,只是单纯发篇文章就没后续了。”刘婷婷说,现在很多研究课题都是直接从企业和真实的市场中发掘的,从企业真实需求出发,把科研做到了生产线上。
作为影响化学反应的重要媒介,催化剂被称为化学工业的“心脏”。在刘婷婷看来,催化剂的自主可控与迭代升级,直接关系到国家产业链的安全与韧性。
“近年来,我国催化剂领域实现了跨越式发展,突破了不少‘卡脖子’技术,目前自给率已提升到约65%,但距离更高目标还有空间。”她分析,随着国际形势变化,提升关键催化材料的自我保障能力愈发迫切,“十五五”期间,国产催化剂的自给率有望实现更大突破,预计能向75%以上迈进。
谈及未来,刘婷婷认为,发展廉价金属催化剂是一条前景广阔的赛道。“像铁、锰、钴等地壳中储量丰富的金属,相比钯、铂等贵金属,价格优势非常明显。”她解释,近年来贵金属价格剧烈波动,而廉价金属催化剂能大幅降低下游产业的成本,这对于需要大规模应用的化工、能源、环保等领域意义重大。
展望“十五五”,刘婷婷看到的不仅是化学工业内部的升级。“人工智能设备所需的特定材料、高效能机器人关节的润滑与传动介质、更精密的芯片制造工艺……这些都可能需要新型催化剂来合成关键材料或提升制造效率。”她相信,催化科学将与数智技术深度交叉融合,相互赋能,共同为河南乃至全国的产业升级注入“催化”力量。