“我們開發(fā)的新一代多級孔鈦硅分子篩催化劑關(guān)鍵技術(shù)，已成功實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并助力很多企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。”當(dāng)記者走進(jìn)鄭州大學(xué)工業(yè)催化研究所，研究所所長、鄭州大學(xué)“百名教授助百企”創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)中的一員“助企教授”，王向宇興奮地向我們表示。

2023年8月7日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《石化化工行業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄（第二批）》，《目錄》包含28項(xiàng)技術(shù)/產(chǎn)品，由鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授王向宇率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的高性能微球鈦硅分子篩催化劑，位列其中。

分子篩課題組的實(shí)驗(yàn)室不大，井井有條地?cái)[放著一排排的瓶瓶罐罐和各種儀器，很難想象，能夠生產(chǎn)數(shù)千噸、助企贏利數(shù)十億的產(chǎn)品，是在這個(gè)三四十平方米的房間中研發(fā)出來的。尋常的外表下，該實(shí)驗(yàn)室卻藏著很深的“高科技”。

自主創(chuàng)新攻克“分子篩”卡脖子難題

分子篩是一種多孔材料，顧名思義，它可以對分子進(jìn)行篩選，將不同大小和形狀的分子進(jìn)行識別和分離，具有非常強(qiáng)的分離、吸附和催化功能。“打個(gè)比方，分子篩像一個(gè)蜂巢。在其內(nèi)部設(shè)計(jì)有針對性功能的空間和通道，反應(yīng)分子進(jìn)入分子篩孔內(nèi)被激活、剪裁、組合、加工等，進(jìn)而加快反應(yīng)速度和提高產(chǎn)物收率。”王向宇說。

國際上公認(rèn)的鈦硅分子篩法生產(chǎn)技術(shù)被發(fā)達(dá)國家長期壟斷，技術(shù)不轉(zhuǎn)讓，產(chǎn)品價(jià)格昂貴。即便如此，國外的催化劑仍存在一些問題，催化劑生產(chǎn)技術(shù)“門檻高”、工藝復(fù)雜，存在活性低、分離難、較多廢液等難點(diǎn)。

十多年前，學(xué)院組織教師去企業(yè)考察。在一家企業(yè)中，王向宇發(fā)現(xiàn)該企業(yè)花了幾十億元購買國外成套生產(chǎn)線設(shè)備，但其中的核心技術(shù)——催化劑生產(chǎn)技術(shù)被壟斷，企業(yè)需要持續(xù)購買國外價(jià)格昂貴的催化劑，限制了企業(yè)發(fā)展。“我深受觸動，我們必須自主研發(fā)，打破國外技術(shù)壟斷，努力攻關(guān)分子篩生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新。”王向宇說。

于是，團(tuán)隊(duì)自2004年開始研發(fā)，歷時(shí)16年，攻克了這項(xiàng)技術(shù)。“和學(xué)校一般作息不同，我們團(tuán)隊(duì)每周上六天班。”采訪中，王向宇不經(jīng)意的一句話流露出該團(tuán)隊(duì)的工作常態(tài)。

團(tuán)隊(duì)深扎功夫在實(shí)驗(yàn)室，數(shù)千次甚至萬次以上長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終，他們做出系列創(chuàng)新，研發(fā)的“微球型鈦硅分子篩”有諸多優(yōu)點(diǎn)：原料豐富，成本低。原材料主要是硅，而硅是地球表面第二豐富的元素，僅次于氧，能降低成本82%；活性高，轉(zhuǎn)化效率高，能達(dá)到99.99%的行業(yè)最高指標(biāo)；耐腐性強(qiáng)，易捕捉、節(jié)能……

由中國科學(xué)院院士于吉紅、韓布興，中國工程院院士劉中民等組成的專家組經(jīng)過考察后，給予高度評價(jià)。

深入應(yīng)用“比拿多少錢、多少獎(jiǎng)都高興”

“無論項(xiàng)目大小，能夠轉(zhuǎn)化應(yīng)用，對團(tuán)隊(duì)都是莫大的鼓勵(lì)和慰藉，這種喜悅比拿多少錢、多少獎(jiǎng)都高興。”王向宇說。

30年前，王向宇就開始了校企合作工作。“去助企，很榮幸，也有一定壓力。我們作為博士、教授，去企業(yè)能否給人家?guī)椭芊駷樗麄兘鉀Q一些實(shí)質(zhì)問題，也是有一些顧慮的。”王向宇表示。通過不斷和企業(yè)接觸，王向宇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在解決各種問題中研發(fā)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了大大小小的科研成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，使團(tuán)隊(duì)能快速為企業(yè)把脈問診，找到問題癥結(jié)，很多企業(yè)慕名來談合作。

近10年來，該分子篩技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用不斷擴(kuò)大。技術(shù)廣泛應(yīng)用于尼龍基本原料的清潔生產(chǎn)，“主要應(yīng)用于尼龍6，尼龍6的全球市場約每年800-1000萬噸，常見用途是工程塑料和錦綸服裝。”王向宇說。

目前，由團(tuán)隊(duì)研發(fā)的環(huán)己酮氨肟化專用鈦硅分子篩催化劑，已成功應(yīng)用于中國平煤神馬集團(tuán)、魯西集團(tuán)、山東東巨化工股份有限公司等多家企業(yè)的己內(nèi)酰胺生產(chǎn)裝置。

“近幾年，應(yīng)用該技術(shù)催化劑的己內(nèi)酰胺生產(chǎn)裝置年產(chǎn)能為120萬噸，國內(nèi)市場占有率達(dá)到1/3，為企業(yè)合計(jì)新增效益64億元、新增利潤超過10億元。”王向宇介紹。

“雙向奔赴的努力，大家都會很開心”

“企業(yè)，要效益要利益。我們作為大學(xué)教師，要有知識要有能力，要為社會做一些貢獻(xiàn)。這樣雙向奔赴的努力，大家都會很開心。”第一次榮獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)時(shí)，王向宇對企業(yè)說了這樣一句話。

“我們公司與王向宇教授的合作從2015年開始。”河北某上市公司副總劉常青提及王向宇贊譽(yù)有加。校企合作后，公司有了自己的“技術(shù)+設(shè)備+催化劑”系列產(chǎn)品，在催化劑方面的技術(shù)能力、創(chuàng)新能力明顯提升。為了加快推進(jìn)合作項(xiàng)目的進(jìn)展，王向宇經(jīng)常犧牲休息時(shí)間，為公司有關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)、答疑、解惑。公司不僅提高了一次性的銷售收入，還依靠催化劑形成穩(wěn)定的連續(xù)收入，提升了公司在行業(yè)中的聲譽(yù)和地位，并促使公司參加國家組織《環(huán)氧丙烷能耗限額標(biāo)準(zhǔn)》制定，為行業(yè)進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。

2021年3月初，一個(gè)項(xiàng)目的中試放大實(shí)驗(yàn)急需在外地合作工廠進(jìn)行。當(dāng)時(shí)由于疫情，那個(gè)城市全市只開一個(gè)賓館，離工廠比較遠(yuǎn)，食宿很不便。王向宇每天開車帶團(tuán)隊(duì)早出晚歸，堅(jiān)持工作在工廠一線。

“王老師每天都在車間忙碌，和工人一樣，一身汗一身塵，就這樣我們在工廠呆了一個(gè)月，在疫情中搶時(shí)間，順利完成了中試放大實(shí)驗(yàn)。”學(xué)生楊許可提及那段日子依然記憶猶新。

中國平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司、魯西催化劑有限公司、河北美邦工程科技股份有限公司……王向宇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)走過的足跡，遍布河南、河北、山東、山西、江蘇等多個(gè)省份，數(shù)十個(gè)企業(yè)都與之有技術(shù)合作開發(fā)和技術(shù)應(yīng)用的服務(wù)。

對于多年的校企合作經(jīng)驗(yàn)，王向宇寫下了這樣的深刻思考：“科技人員就應(yīng)大膽走出去，到企業(yè)第一線去，為企業(yè)把脈定向，解決難題，在實(shí)踐中研究和創(chuàng)新，真切地體會到學(xué)生培養(yǎng)、科學(xué)研究的方向性和社會價(jià)值感。”（李艷麗 撰稿）