在日前舉行的中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，天津大學(xué)鞏金龍教授榮獲我國(guó)石油和化工行業(yè)科技貢獻(xiàn)最高獎(jiǎng)——趙永鎬科技創(chuàng)新獎(jiǎng)。

　　聚焦我國(guó)能源化工的低碳發(fā)展，鞏金龍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的全鏈條研究。作為第一完成人，他獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，并在《科學(xué)》等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文400余篇，獲授權(quán)中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)發(fā)明專(zhuān)利70余項(xiàng)；他深耕丙烯低碳生產(chǎn)和二氧化碳綠色轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，發(fā)展面向碳中和的變革性化工技術(shù)，并取得了系統(tǒng)性的創(chuàng)新成果，為推動(dòng)低碳能源化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

鞏金龍教授(右一)正在指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(天津大學(xué)供圖)

　　突破低碳化工瓶頸　推動(dòng)精準(zhǔn)催化轉(zhuǎn)化

　　催化是化學(xué)工業(yè)最重要的核心技術(shù)，90%的化工工藝過(guò)程與催化有著密切關(guān)系。“催化科學(xué)能助力能源資源高效轉(zhuǎn)化、儲(chǔ)存和利用。誰(shuí)擁有更為先進(jìn)的催化技術(shù)，誰(shuí)就能推動(dòng)化工產(chǎn)業(yè)的新質(zhì)發(fā)展?！睘楹粚?shí)我國(guó)化工行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，鞏金龍致力于解決精準(zhǔn)催化轉(zhuǎn)化的前沿科學(xué)難題。

　　催化劑被譽(yù)為化學(xué)工業(yè)“芯片”，也是低碳能源化工發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。鞏金龍開(kāi)創(chuàng)性地提出了催化劑結(jié)構(gòu)的新型調(diào)變方法，對(duì)催化過(guò)程中的吸附脫附、成鍵斷鍵、擴(kuò)散遷移等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行全面調(diào)控，不僅能提升目標(biāo)過(guò)程的反應(yīng)速率，還可以顯著增強(qiáng)目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。這項(xiàng)研究成果為能源小分子的高效催化轉(zhuǎn)化與利用奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)，推動(dòng)了能源與化學(xué)品催化變革性技術(shù)的突破，也因此獲得了國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

　　時(shí)至今日，這項(xiàng)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的成果已經(jīng)落地生花，并在低碳能源化工領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。鞏金龍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的催化劑，應(yīng)用于烯烴生產(chǎn)、氫的制取和利用、二氧化碳綠色轉(zhuǎn)化等方面，提高了物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，降低了生產(chǎn)的成本，提升了能量利用效率，減少了對(duì)有限資源的依賴(lài)，進(jìn)一步推動(dòng)了化工行業(yè)的技術(shù)革新和可持續(xù)發(fā)展。

　　注重全鏈條研究　創(chuàng)新烯烴生產(chǎn)體系

　　一路走來(lái)，鞏金龍始終堅(jiān)持“腳踏實(shí)地，仰望星空”的研究理念，積極開(kāi)展從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的全鏈條研究工作。

　　丙烯是重要的化工原料，對(duì)紡織、制藥、醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要價(jià)值，也有著極為廣闊的市場(chǎng)需求。我國(guó)丙烯產(chǎn)能位居世界第一，但先進(jìn)的丙烷脫氫制丙烯催化劑及生產(chǎn)工藝完全依賴(lài)進(jìn)口。為了扭轉(zhuǎn)我國(guó)丙烯工業(yè)的被動(dòng)局面，鞏金龍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)潛心研究十余載，終于成功開(kāi)發(fā)出新型丙烷脫氫催化劑制備方法及工藝技術(shù)，并形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，破除困擾我國(guó)丙烯行業(yè)發(fā)展多年的頑疾。

　　“誰(shuí)掌握了更高效的催化劑，誰(shuí)就掌握了烯烴工業(yè)的未來(lái)?！膘柦瘕埲缡钦f(shuō)。他領(lǐng)銜的天津大學(xué)新能源化工團(tuán)隊(duì)從催化劑作用機(jī)制基本原理出發(fā)，基于多年的理論研究和實(shí)驗(yàn)積累，開(kāi)發(fā)出成本低廉、環(huán)境友好的新型丙烯生產(chǎn)催化劑，展現(xiàn)出優(yōu)異的丙烯選擇性及穩(wěn)定性。他們還實(shí)現(xiàn)了催化劑制備、使用過(guò)程的無(wú)毒化和低能耗，成功引領(lǐng)了國(guó)際丙烷脫氫催化劑開(kāi)發(fā)的新方向。該催化劑的成功開(kāi)發(fā)，打破國(guó)外對(duì)丙烯工業(yè)的長(zhǎng)期技術(shù)壟斷，推動(dòng)了我國(guó)化工行業(yè)的技術(shù)革新和可持續(xù)發(fā)展。

　　為實(shí)現(xiàn)丙烯生產(chǎn)的低碳化發(fā)展，鞏金龍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從反應(yīng)和傳熱的科學(xué)本質(zhì)出發(fā)，提出在微觀層面實(shí)現(xiàn)熱量供給的科學(xué)思想，研發(fā)了新型丙烯生產(chǎn)工藝，提升了丙烯工藝的生產(chǎn)效率和能量利用率。他們還提出了丙烯生產(chǎn)節(jié)能減排的新途徑，為我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)貢獻(xiàn)了力量，推動(dòng)了烯烴生產(chǎn)的綠色低碳發(fā)展，對(duì)提升我國(guó)在烯烴生產(chǎn)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。相關(guān)工作入選2023年中國(guó)重大科學(xué)、技術(shù)、工程進(jìn)展。

　　放眼未來(lái)能源革命　實(shí)現(xiàn)CO?綠色轉(zhuǎn)化

　　“二氧化碳(CO?)的大量排放加劇了全球氣候變暖，化石能源的不可持續(xù)性導(dǎo)致了潛在的能源危機(jī)，更安全、清潔、高效的新能源，正成為各國(guó)科學(xué)家研究的焦點(diǎn)。”鞏金龍認(rèn)為，太陽(yáng)能這種廣泛、清潔、可再生的能源，將是未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。瞄準(zhǔn)這一目標(biāo)，鞏金龍向二氧化碳資源化高效利用這一難題發(fā)起了挑戰(zhàn)。

　　光能如何轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，人們對(duì)其中機(jī)理還知之甚少，放眼全球，這個(gè)領(lǐng)域的研究也非常前沿。“不能在轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生新的二氧化碳，否則就成了‘拆東墻補(bǔ)西墻’。我們的目標(biāo)是零排放，讓二氧化碳實(shí)現(xiàn)凈轉(zhuǎn)化?！膘柦瘕埡退膱F(tuán)隊(duì)從一開(kāi)始就選擇了一條最艱難、標(biāo)準(zhǔn)最高的科研道路。

　　沿著這條道路，鞏金龍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立了新型光/電催化反應(yīng)體系，圍繞體系中的微觀本質(zhì)，通過(guò)系統(tǒng)性地構(gòu)建催化劑體系，提升了高附加值產(chǎn)物的選擇性。同時(shí)，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)二氧化碳還原反應(yīng)還需要合適的反應(yīng)系統(tǒng)，達(dá)到提高整體能量轉(zhuǎn)換效率的目的，才能實(shí)現(xiàn)在較少的能量輸入條件下獲得高附加值的產(chǎn)品。鞏金龍基于化工反應(yīng)—傳遞耦合的科研思想，優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了高效傳遞過(guò)程與化學(xué)反應(yīng)的耦合，推動(dòng)了二氧化碳的綠色高效轉(zhuǎn)化。

　　在此基礎(chǔ)上，鞏金龍?zhí)岢觥叭斯?shù)葉”的概念，通過(guò)模擬自然界中的綠葉，利用高度集成的光電化學(xué)器件，在常溫、常壓的條件下，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為醇類(lèi)、烴類(lèi)等重要化工原料。目前，“人工樹(shù)葉”已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際第一梯隊(duì)的能量轉(zhuǎn)化效率水平。整個(gè)系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的規(guī)模化利用，又可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排。他希望隨著“人工樹(shù)葉”的研發(fā)升級(jí)，可再生能源能夠在未來(lái)成為主要能源，推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

　　“科技自立自強(qiáng)是國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。做好從0到1和從1到0的結(jié)合，注重需求牽引、技術(shù)推動(dòng)、理論創(chuàng)新的三位一體，實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)，是我們科技工作者的責(zé)任?！膘柦瘕埲缡钦f(shuō)。