為能源化工低碳發展披荊斬棘——記2024年度趙永鎬科技創新獎獲得者鞏金龍

　　在日前舉行的中國石油和化學工業聯合會科技獎勵大會上，天津大學鞏金龍教授榮獲我國石油和化工行業科技貢獻最高獎——趙永鎬科技創新獎。

　　聚焦我國能源化工的低碳發展，鞏金龍帶領團隊開展了從基礎研究到產業化應用的全鏈條研究。作為第一完成人，他獲得國家自然科學獎二等獎，并在《科學》等期刊發表學術論文400余篇，獲授權中國、美國、英國發明專利70余項；他深耕丙烯低碳生產和二氧化碳綠色轉化領域，發展面向碳中和的變革性化工技術，并取得了系統性的創新成果，為推動低碳能源化工產業高質量發展做出了重要貢獻。

鞏金龍教授(右一)正在指導團隊進行實驗。(天津大學供圖)

　　突破低碳化工瓶頸　推動精準催化轉化

　　催化是化學工業最重要的核心技術，90%的化工工藝過程與催化有著密切關系?！按呋茖W能助力能源資源高效轉化、儲存和利用。誰擁有更為先進的催化技術，誰就能推動化工產業的新質發展?！睘楹粚嵨覈ば袠I發展基礎，鞏金龍致力于解決精準催化轉化的前沿科學難題。

　　催化劑被譽為化學工業“芯片”，也是低碳能源化工發展的關鍵技術。鞏金龍開創性地提出了催化劑結構的新型調變方法，對催化過程中的吸附脫附、成鍵斷鍵、擴散遷移等關鍵環節進行全面調控，不僅能提升目標過程的反應速率，還可以顯著增強目標產物的選擇性。這項研究成果為能源小分子的高效催化轉化與利用奠定了堅實的科學基礎，推動了能源與化學品催化變革性技術的突破，也因此獲得了國家自然科學獎二等獎。

　　時至今日，這項基礎研究領域的成果已經落地生花，并在低碳能源化工領域發揮了重要作用。鞏金龍帶領團隊創新開發的催化劑，應用于烯烴生產、氫的制取和利用、二氧化碳綠色轉化等方面，提高了物質轉化效率，降低了生產的成本，提升了能量利用效率，減少了對有限資源的依賴，進一步推動了化工行業的技術革新和可持續發展。

　　注重全鏈條研究　創新烯烴生產體系

　　一路走來，鞏金龍始終堅持“腳踏實地，仰望星空”的研究理念，積極開展從基礎研究到產業化應用的全鏈條研究工作。

　　丙烯是重要的化工原料，對紡織、制藥、醫療等領域具有重要價值，也有著極為廣闊的市場需求。我國丙烯產能位居世界第一，但先進的丙烷脫氫制丙烯催化劑及生產工藝完全依賴進口。為了扭轉我國丙烯工業的被動局面，鞏金龍帶領團隊潛心研究十余載，終于成功開發出新型丙烷脫氫催化劑制備方法及工藝技術，并形成自主知識產權體系，破除困擾我國丙烯行業發展多年的頑疾。

　　“誰掌握了更高效的催化劑，誰就掌握了烯烴工業的未來?！膘柦瘕埲缡钦f。他領銜的天津大學新能源化工團隊從催化劑作用機制基本原理出發，基于多年的理論研究和實驗積累，開發出成本低廉、環境友好的新型丙烯生產催化劑，展現出優異的丙烯選擇性及穩定性。他們還實現了催化劑制備、使用過程的無毒化和低能耗，成功引領了國際丙烷脫氫催化劑開發的新方向。該催化劑的成功開發，打破國外對丙烯工業的長期技術壟斷，推動了我國化工行業的技術革新和可持續發展。

　　為實現丙烯生產的低碳化發展，鞏金龍帶領團隊從反應和傳熱的科學本質出發，提出在微觀層面實現熱量供給的科學思想，研發了新型丙烯生產工藝，提升了丙烯工藝的生產效率和能量利用率。他們還提出了丙烯生產節能減排的新途徑，為我國化工產業優化升級貢獻了力量，推動了烯烴生產的綠色低碳發展，對提升我國在烯烴生產領域的核心競爭力具有重要意義。相關工作入選2023年中國重大科學、技術、工程進展。

　　放眼未來能源革命　實現CO?綠色轉化

　　“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性導致了潛在的能源危機，更安全、清潔、高效的新能源，正成為各國科學家研究的焦點?！膘柦瘕堈J為，太陽能這種廣泛、清潔、可再生的能源，將是未來能源結構中的重要組成部分。瞄準這一目標，鞏金龍向二氧化碳資源化高效利用這一難題發起了挑戰。

　　光能如何轉化為化學能，人們對其中機理還知之甚少，放眼全球，這個領域的研究也非常前沿。“不能在轉化過程中產生新的二氧化碳，否則就成了‘拆東墻補西墻’。我們的目標是零排放，讓二氧化碳實現凈轉化?！膘柦瘕埡退膱F隊從一開始就選擇了一條最艱難、標準最高的科研道路。

　　沿著這條道路，鞏金龍帶領團隊建立了新型光/電催化反應體系，圍繞體系中的微觀本質，通過系統性地構建催化劑體系，提升了高附加值產物的選擇性。同時，太陽能驅動二氧化碳還原反應還需要合適的反應系統，達到提高整體能量轉換效率的目的，才能實現在較少的能量輸入條件下獲得高附加值的產品。鞏金龍基于化工反應—傳遞耦合的科研思想，優化反應器結構，實現了高效傳遞過程與化學反應的耦合，推動了二氧化碳的綠色高效轉化。

　　在此基礎上，鞏金龍提出“人工樹葉”的概念，通過模擬自然界中的綠葉，利用高度集成的光電化學器件，在常溫、常壓的條件下，將二氧化碳轉化為醇類、烴類等重要化工原料。目前，“人工樹葉”已經達到了國際第一梯隊的能量轉化效率水平。整個系統既能實現太陽能的規?；茫挚梢詫崿F二氧化碳的減排。他希望隨著“人工樹葉”的研發升級，可再生能源能夠在未來成為主要能源，推動人類社會的可持續發展。

　　“科技自立自強是國家發展的戰略支撐。做好從0到1和從1到0的結合，注重需求牽引、技術推動、理論創新的三位一體，實現高水平科技自立自強，是我們科技工作者的責任?！膘柦瘕埲缡钦f。