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罗永明教授团队在重要含硫化工原料合成的催化机理研究取得新突破

文章来源:学生工作办公室     发布时间:2022年09月23日     点击数:

蛋氨酸是人体必需且唯一含硫的氨基酸,其在体内无法转化生成,必须通过体外获取。随着人民生活水平的不断提高,我国蛋氨酸的需求量与日俱增,2022年的需求量高达30.0万吨。然而,全球90%的蛋氨酸生产被德国、法国、美国和日本控制。蛋氨酸生产已成为我国化工领域“卡脖子”的问题,突破其合成的关键技术至关重要。

甲硫醇是蛋氨酸合成不可缺少的重要含硫化工原料(或称中间体),碱金属改性的二硫化钼(MoS2)被公认为甲硫醇合成的活性相。但目前甲硫醇合成所需的催化剂完全被德国、法国、美国和日本的跨国公司掌控与垄断。掌握合成体系中硫-碳物种间转化行为与规律、揭示活性相的调控机制、突破高性能催化剂制备的关键技术、实现硫-碳高效耦合是解决甲硫醇合成核心技术背后的关键科学问题。

近年来,罗永明教授团队聚焦于抗硫中毒高性能催化剂的研发、反应体系中硫-碳物种中转化行为与规律以及催化机理的研究。前期相关研究成果已发表在化工、环境和催化领域国内外顶级期刊上(如Fuel Process. Technol.,2022,http://doi.org/10.1016/j. fuproc.2022.107488;Chem.Eng. J.,2022,429, 132473;J.Catal.,2020,385,107-119;J.Hazard. Mater.,2020, 384, 121289;Environ. Sci. Technol.,2018, 52, 3669-3675;Chinese J.Catal.,2018, 39,1929-1941;Mol.Catal.,2017,442, 39-48;Appl. Catal. B-Environ.,2017, 218, 249-259)。在此基础,团队采用原子分辨电镜技术结合时空分辨的色/光谱技术,首次证实了碱金属键合的活性硫与硫空位是实现气态硫-碳物种之间相互转化与高效耦合的“关键钥匙”;揭示了碱金属钾的空间位置和电子特性依赖的催化剂活性相;建立了不同活性相与合成甲硫醇之间的构效关联;阐述并验证了二硫化钼亚纳米层(<1nm)间的钾催化活性最高,是钾位于二硫化钼其他位置活性的2倍以上。研究成果不仅解决了甲硫醇合成技术背后长期存在的基础理论难题,而且可为高性能甲硫醇合成催化剂的研发提供理论指导。研究成果发表在Cell旗下的国际著名期刊iScience上(2022,25, 104999.网址链接,https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004222012718/article/pii/S2589004222012718),论文第一作者是化工学院2022级博士生许志志,通讯作者为化工学院罗永明教授和环工学院陆继长博士。研究工作得到了国家自然科学基金、省基础研究专项基金、云南省创新团队和省高校重点实验室的资助。

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