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邓景发
,→科技成果
==科技成果==
“一分耕耘,一分收获”,长期的艰苦劳动使邓景发取得了多项成果。
成功地研制出电解银系列催化剂,并已分别应用于甲醇制甲醛、乙醇制乙醛,丁醇制丁醛和乙二醇制乙二醛的工业化生产。其中甲醇制甲醛的主要技术指标达到国际先进水平,每年为国家创利数千万元。这些科研成果于1980年获上海市重大科技成果二等奖、化学工业部科技成果奖,1981年获国家发明四等奖。
阐明甲醇转化为甲醛的反应机理
在应用研究的基础上,利用自行设计组装的能谱仪首次从分子水平阐明了甲醇在电解银催化剂上转化为甲醛的反应机理。提出并实验证实了IB族金属吸附氧的反馈键模型和催化剂表面存在的诱导酸性,指明了s电子在催化过程中的重要作用。这些研究成果在理论上充实了金属催化剂的催化理论,在应用上指导了催化剂的改进和新型催化剂的研制。根据甲醇氧化为甲醛的反应机理,推断出用电解银同样可以催化氧化乙二醇制乙二醛,研制成的工艺已应用于工业生产,使乙二醛的产率提高20%,属国际首创。诱导酸性概念指明了具有孤对电子的物质(如Fe)对Ag催化剂的中毒作用,这类物质与缺电子的Agδ+结合,阻止甲醇的吸附和反应,从而阐明了杂质铁对银催化剂的中毒作用。而另一类物质会导致氧吸附时功函数的升高,吸附氧电子密度增大,从而增大了银氧键的强度。利用这种电子效应,找到了良好的助催化剂,研制成新一代的修饰电解银催化剂,使甲醛产率提高。以上研究成果分别于1986年和1990年获国家教委科技进步奖二等奖和三等奖。
在电解银催化剂上研究乙烯氧化为环氧乙烷的反应机理,取得重要的结果。乙烯氧化为环氧乙烷工业上使用负载银(Ag/αAl2O3)催化剂,虽然工业生产多年,但对反应机理和助催化剂的作用,未能取得一致意见。为了排除载体和金属的相互作用,邓景发首次用电解银催化剂研究了乙烯环氧化机理和助催化剂的作用。研究表明,吸附态的分子氧对乙烯的环氧化和深度氧化不起直接作用,而吸附态的原子氧则是反应的活性物种。反应机理为:长期以来都认为吸附的分子态氧是环氧化的活性氧物种。根据分子氧反应机理,环氧乙烷的最大选择性不超过85.7%。邓景发通过研究银和吸附氧的相互作用,阐明了添加剂是通过电子效应提高环氧乙烷的选择性。在电解银中加入微量的铯和铼后,使乙烯环氧化的选择性达到94%,突破了85.7%。这从另一个角度说明了原子氧是活性氧物种。这一研究成果于1998年获教育部科技进步奖二等奖。
在非晶态合金催化剂研究方面取得突破性进展。非晶态合金作为催化材料的研究始于80年代,邓景发于1986年在国内率先开展了这方面的研究,已在两个方面取得了突破性的进展。一是用骤冷法制得的非晶态比表面积小,一般为0.1~1.0m2/g,很难用于工业生产。邓景发在国际上首次用化学沉积法将非晶态合金负载在大比表面的载体上,制成了大比表面(85m2/g)的非晶态合金。这种把非晶态以高分散形式负载在载体上的方法,受到国外同行的高度重视,认为是一种很有希望的方法。二是在反应过程中非晶态易转化为晶态,从而失去非晶态特有的高活性和高选择性。邓景发通过在非晶态合金中添加稀土元素,稳定了表面物种(如Ni-P-O)使其难以还原,将非晶态的晶化温度提高了100~150℃,从而提高了非晶态催化剂的实用温度,为非晶态合金作为催化剂材料的应用奠定了基础。非晶态合金催化剂的活性和选择性比晶态好的原因,文献一直存在分歧,多数人认为是电子效应。邓景发采用多种原位表面分析方法对不同处理条件下的非晶态合金进行了研究,发现合金表面(Ni和P)的电子价态并未改变,表面组成的变化是影响催化剂活性的重要因素。通过对超细非晶态Ni-P和Ni-B的活性研究,得到活性的差异来源于活性位的数目的不同。通过掺W的Ni-P非晶态合金的研究,得到非晶态合金的几何微结构的差异直接导致活性的差异。由此,他提出了非晶态合金的高催化活性是由几何效应引起的观点。他已研制成二种新的非晶态合金Ni-W-P和Ni-Co-B催化剂,后者对苯加氢的活性比Raney Ni高8倍。
研究成从环戊烯一步催化合成戊二醛的新方法,突破了国外专利必须使用无水体系的限制,为“碳五馏分”的利用开拓了新领域;与国外以丙烯醛为原料经四步合成戊二醛的生产方法相比,具有步骤简单,成品价廉等优点。
==论文著作==