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        氯乙烯是合成聚氯乙烯(PVC)的單體，其成熟的合成方法有兩種：乙炔法和乙烯法，以煤炭為原料的乙炔法路線(xiàn)是我國(guó)PVC生產(chǎn)的主流工藝。目前，在氯乙烯合成的核心催化環(huán)節(jié)，幾乎全部使用活性炭負(fù)載的氯化汞催化劑，這導(dǎo)致PVC生產(chǎn)成為我國(guó)用汞量最大的行業(yè)。汞催化劑的使用正面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，一方面，汞礦的枯竭及政策性關(guān)閉導(dǎo)致汞的價(jià)格上漲，另一方面，由于汞的毒性，氯乙烯單體生產(chǎn)中汞的流失給人類(lèi)和環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重威脅。著眼于研發(fā)綠色無(wú)汞催化劑來(lái)解決和替代目前工業(yè)PVC生產(chǎn)中使用的劇毒汞催化劑，是我國(guó)當(dāng)前亟待解決的重大科學(xué)技術(shù)難題之一。

 

        李偉團(tuán)隊(duì)從2009年開(kāi)始進(jìn)行無(wú)汞催化劑的研發(fā)工作。針對(duì)金基催化劑成本過(guò)高、在工業(yè)使用條件下長(zhǎng)周期穩(wěn)定性下降的難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)設(shè)計(jì)并制備了高活性、超低含量金基催化劑，并研究了其在工業(yè)原料氣中的反應(yīng)路徑和失活機(jī)理。

 

        他們通過(guò)構(gòu)筑金屬配位化合物作為活性域的策略提高了金組分的分散度，提升了催化劑的活性，提高了金基催化劑中Au3+和Au+在工業(yè)原料氣中的抗還原性能。通過(guò)結(jié)合小試實(shí)驗(yàn)、工業(yè)側(cè)線(xiàn)實(shí)驗(yàn)、原位表征和理論計(jì)算，該團(tuán)隊(duì)研究了催化劑的反應(yīng)機(jī)理和抗還原性能，初步揭示了催化劑的積碳生成機(jī)制，從而提升了催化劑的長(zhǎng)周期穩(wěn)定性。此外，在構(gòu)筑長(zhǎng)壽命催化劑的同時(shí)，團(tuán)隊(duì)也開(kāi)發(fā)了失活催化劑的線(xiàn)上和線(xiàn)下再生方案，增加催化劑的循環(huán)使用次數(shù)，降低催化劑單耗，并提出了相應(yīng)的失活催化劑再生方案。

 

        該團(tuán)隊(duì)已與多家PVC企業(yè)合作開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了無(wú)汞催化劑的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用，并于2019年與企業(yè)合作建成國(guó)內(nèi)第一條無(wú)汞催化劑千噸級(jí)生產(chǎn)線(xiàn)，還獲得發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)10項(xiàng)，發(fā)表SCI論文16篇，獲天津市2018年專(zhuān)利創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)1項(xiàng)。

 

        目前，我國(guó)已出臺(tái)政策，強(qiáng)制2020年后新建PVC企業(yè)禁止使用含汞催化劑，并大力支持無(wú)汞催化劑的研發(fā)。李偉團(tuán)隊(duì)通過(guò)開(kāi)發(fā)高效綠色無(wú)汞催化劑及其相關(guān)配套生產(chǎn)和使用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氯乙烯的無(wú)汞化生產(chǎn)，從源頭上徹底解決PVC行業(yè)汞污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)PVC產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，促進(jìn)氯堿行業(yè)健康、穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。