能源催化领域的辛勤耕耘者——记全国工人先锋号获得者、黑龙江大学功能无机材料化学教育部重点实验室科研团队

　　在黑龙江大学功能无机材料化学教育部重点实验室(以下简称重点实验室)，有这样一个科研团队。他们14年研发的多项创新技术不仅填补了许多国内外空白，还为我国提高能源安全水平、减少污染排放作出了巨大贡献。他们就是2022年全国工人先锋号获得者、黑龙江大学功能无机材料化学教育部重点实验室科研团队。

图为重点实验室主任付宏刚(左一)在指导学生工作。(王瑞红 摄)

　　从玉米秸秆中　提取石墨烯

　　黑龙江省是农业大省，也是玉米秸秆产出大省，每年秸秆产生量约1亿吨。玉米秸秆成本低、产量大，从玉米秸秆中提取石墨烯，实现宏量制备及产业化应用、实现生物质资源高附加值利用、减少秸秆等生物质焚烧带来的资源浪费和环境污染，是重点实验室科研团队的主攻方向。

　　据重点实验室主任付宏刚教授介绍，石墨烯尤其在电催化领域有重要应用，但是通常制备石墨烯的方法存在原料不可再生、产率低、成本高、污染重等难题。

　　为了解决这些难题，付宏刚带领团队历经8年时间，以含有极性基团的生物质纤维素为碳源，采用基团配位组装析碳法，制备出3~7层石墨烯材料。这种石墨烯材料具有电导率高、缺陷少、导电性好等特性。该项技术研发成功后，获得了中国、美国、日本、韩国4个国家的发明专利。

　　2016年，黑龙江大学与济南圣泉集团股份有限公司合作，在山东建设了世界首条年产100吨生物质石墨烯材料生产线，实现了以玉米芯纤维素为原料宏量制备生物质石墨烯技术的成果转化。随后，该技术成果又在黑龙江落地，开发出生物质石墨烯基轻薄保暖的智能加热服饰、家用石墨烯散热板和有源可控加热服，为哈尔滨、大庆、七台河等市上千名刑警队员及环卫工人送去了温暖。

　　电解水制氢技术　获高度评价

　　与传统化石燃料制氢等技术相比，电催化分解水制氢具有原料丰富、环境极友好、反应条件温和等优势，是最有前景的绿色制氢技术。2019年，重点实验室科研团队把研发目标锚定电催化分解水制氢技术。

　　黑龙江省有丰富的太阳能和风能，可以将其转化为电能。以产生的低压电为驱动力进行电解水制氢，可以充分利用“弃电”节约成本。为此，付宏刚课题组和另外五家单位共同承担了国家重点研发计划MW 级固体聚合物电解质电解水制氢技术项目，开发出系列高效、低成本非贵金属基阴极析氢催化剂。

　　据了解，MW级固体聚合物电解质电解水制氢技术由氢能领域领军企业山东赛克赛斯氢能源有限公司实现装机应用，被科技部高技术中心专家评定为科技部重点专项重大成果，给予了高度评价。

　　新型催化剂　填补国内空白

　　近年来，重点实验室还与俄罗斯科学院G.K.鲍列斯科夫催化研究院等10余家俄罗斯科研院校建立了长期稳定的合作关系。

　　据了解，目前生产低凝点柴油所使用的催化剂，通常是酸性载体担载贵金属制备的双功能催化剂。这类催化剂成本偏高且极易因原料油中的硫含量高而中毒，难以满足我国日益增长的高端柴油的需求。

　　付宏刚团队通过与俄罗斯科学院西伯利亚分院鲍列斯科夫催化研究院合作，联合开发出系列用于催化柴油加氢生产清洁柴油的新型类铂催化剂以及整套工艺技术，实现了贵金属催化剂替代，填补了国内技术空白。该类催化剂现已在中国石油大庆化工研究中心完成催化降凝实验，实现了预期目标，有望成为我国石油行业更新换代产品的储备技术。

　　同时，针对国内市场短缺的高品质Ⅲ类润滑油基础油，重点实验室教授吴伟团队通过与俄罗斯科学院西伯利亚分院G.K.鲍列斯科夫催化研究院合作，联合开发出采用润滑油基础油加氢异构脱蜡技术生产Ⅲ类润滑油基础油的高效双功能催化剂及整套工艺。该类催化剂可用于植物油脱氧油加氢异构化生产第二代生物柴油，现已在中国石油大庆化工研究中心扩试装置上使用了1500小时，表现出高活性、高异构化选择性和良好的使用寿命。