行业背景与市场 - 丙烯是关键化工基础原料，被誉为石化工业的“基石” [1] - 全球通过丙烷脱氢工艺生产的丙烯市场规模达数百亿美元，是该领域增长最快的路线之一 [1] 现有技术挑战 - 当前工业装置主要采用铂基和铬基两类传统催化剂 [1] - 催化剂在550-650℃的高温反应中面临“积碳覆盖”与“烧结团聚”两大核心挑战，导致失活 [1] - 催化剂的性能直接决定装置连续运行时间和生产效率，是影响经济效益的关键 [1] - 单原子催化剂虽能降低积碳并提升贵金属利用效率，但高温下易因“烧结团聚”而失活 [2] 技术突破与核心设计 - 研究团队成功研制出锗取代沸石封装铱单原子催化剂 [1] - 该催化剂在国际上首次实现了铱单原子在丙烷脱氢反应中超过800小时的超长稳定运行 [2] - 研究采用了“刚柔并济”的设计策略 [2] - “刚性”部分：在纯硅沸石骨架中掺入锗原子，形成牢固“锚桩”，通过强化学键将铱单原子锁定，防止高温迁移团聚 [2] - “柔性”部分：反应中丙烷分子与催化剂动态作用，“诱导”生成富含电子的低氧化态铱活性中心，高效切断丙烷C-H键 [2] - 该设计使催化剂在严苛条件下既能保持结构稳定，又能展现超高活性，并具备优异的选择性与抗积碳性 [2][3] 应用潜力与影响 - 催化剂适配性强，其“超长单程运行”特性可大幅降低现有工业装置的停车再生频率 [3] - 该特性有助于显著提升生产连续性与运行效率 [3] - 依托其卓越的催化性能，有望推动新一代高效率、低能耗丙烷脱氢装置的研发与设计 [3]

行业背景与市场 - 丙烯是现代化工的关键基础原料 广泛应用于食品包装 家电外壳 汽车内饰 医疗器械及电子元件等领域[1] - 2023年全球丙烯市场规模已达约1213.4亿美元 并保持稳步增长[1] - 亚太地区是全球丙烯最大消费市场 占全球总消费量的62%以上[1] - 全球丙烯生产目前仍较多依赖石油炼化副产 供应受炼油产业和乙烯生产调控影响较大[1] - 丙烷脱氢工艺可将价格较低的丙烷直接转化为高附加值丙烯 已成为增长最为迅速的丙烯生产路线之一 全球市场规模已达数百亿美元[2] 技术突破与核心发现 - 中国科研团队成功研制出锗取代沸石封装铱单原子催化剂 在国际上首次实现铱单原子在丙烷脱氢反应中超长期稳定运行[1] - 该研究通过“刚柔并济”的设计思路 为攻克丙烷脱氢催化剂高温易失活这一世界性难题提供了新路径[1] - 催化剂采用“刚性骨架固定 柔性电子调变”设计 在严苛环境中既能保持结构稳定 又能展现超高活性[3] - 在反应过程中 丙烷分子会“诱导”催化剂生成富含电子的低氧化态铱活性中心 这是高效切断丙烷分子C-H键的关键[3] - 该催化剂在实验室测试中实现了铱单原子超过800小时的超长稳定运行[2] 产业化意义与应用潜力 - 该催化剂适配性强 其“超长单程运行”特性可大幅降低现有丙烷脱氢装置的停车再生频率 有力提升生产连续性与运行效率[4] - 依托该催化剂的卓越性能 有望推动新一代高效率 低能耗丙烷脱氢装置的研发与设计[4] - 该研究为我国高端催化剂的自主创新与产业链安全奠定了重要科学基础[1] - 核心催化技术的自主可控是支撑我国丙烷脱氢产能持续增长的关键[4] - 该突破为提升石化产业链供应链的自主性 安全性与可持续性提供了重要的技术储备[4] 行业地位与战略意义 - 我国已成为全球最大的丙烯生产国和消费国[4] - 该研究彰显了我国在催化科学前沿的创新实力 是面向国家重大战略需求的前沿探索[4]

技术突破 - 天津大学团队开发出一种新型高性能单原子生物催化材料 并将其应用于血管支架 为心脑血管疾病的长效治疗提供了全新解决方案[1] - 该技术是一种通用型单原子催化剂制备策略 通过机器学习与计算机模拟从近两万种原子结构中筛选出高活性原子 并采用离子注入技术实现高效、均匀制备[1] 技术优势 - 规模化制备能力强 仅用数小时即可一次性制备面积达200平方厘米的催化材料[2] - 通用性强 已成功用于制备铂-铜、钴-钒等22种不同的单原子催化剂[2] - 制备条件温和 避免了传统高温工艺对材料结构的破坏 制备出的催化剂在长达四年的测试中性能稳定[2] - 具有可持续性优势 采用钴、钒等资源更丰富的金属体系 避免了对贵金属的依赖并降低了成本[3] 产品应用与效果 - 基于该技术研制出新一代“单原子血管支架” 该支架具有持续、高效的类酶催化功能[2] - 支架能够清除血管内过量有害的活性氮物质 从源头上减轻氧化损伤与炎症反应 抑制血管再狭窄等术后并发症[2] - 在动物实验中 该支架使用效果良好 能够有效预防血管损伤并促进功能恢复[2] - 5个月的观察显示 其催化活性持久稳定 克服了传统药物涂层支架药效随时间减弱的不足[2] 行业影响与前景 - 该技术为心脑血管疾病的长效治疗提供了全新解决方案[1] - 单原子催化剂在能源和医疗等领域拥有广阔的应用前景[1] - 该工作为开发更长效、更安全的血管介入器械带来了希望 并探索出一条可规模化制备高性能生物催化材料的通用技术路径[3] - 该技术连接了前沿基础研究与临床重大需求 未来有望拓展至更多生物医用场景[3]

技术突破 - 天津大学医学院张晓东教授团队成功开发出一种新型高性能单原子生物催化材料，并首次将其应用于血管支架[1] - 团队提出了一种通用型单原子催化剂制备策略，通过机器学习与计算机模拟从近两万种原子结构中筛选出催化活性最高的原子，并采用离子注入技术将活性原子注入医用镍钛合金表面，实现了单原子催化剂的高效、均匀制备[1] 制备工艺优势 - 新制备方法规模化制备能力强，仅用数小时即可一次性做出面积达200平方厘米的催化材料[3] - 该方法避免了传统高温工艺对材料结构的破坏，制备出的催化剂在长达4年的测试中性能稳定，未见衰减[3] - 团队成功采用了钴、钒等资源更丰富的金属体系，避免了对昂贵贵金属的依赖，降低了成本[3] 产品应用与效果 - 团队研制出新一代“单原子血管支架”，该支架具有持续、高效的类酶催化功能，能够持续高效地清除血管内过量有害的活性氮物质，从源头上减轻氧化损伤与炎症反应，有效抑制血管再狭窄等术后并发症[3] - 在动物实验中，这款单原子血管支架效果显著，能够有效预防血管损伤并促进功能恢复[3] 行业意义与前景 - 该工作为开发更长效、更安全的血管介入器械带来了希望，并探索出了一条可规模化制备高性能生物催化材料的通用技术路径[3] - 该技术连接了前沿基础研究与临床重大需求，未来有望拓展至更多生物医用场景[3]