在高端化学品与绿色制造加速升级的背景下,催化技术作为化工产业提质增效、节能降耗的关键环节,长期面临两个突出矛盾:一是部分核心催化体系仍存在污染高、能耗大、选择性不足等痛点,制约绿色工艺推广;二是实验室成果与工业应用之间存在“放大难、稳定难、成本难”的转化鸿沟,导致不少创新停留在论文阶段。
如何以原始创新破解技术瓶颈、以工程化路径打通落地链条,成为高校科研服务产业的重要课题。
围绕上述“卡点”,聊城大学化学化工学院黄现强教授团队将研究重点锚定在功能簇材料的结构设计与性能调控上,面向绿色催化、有机分子增值与绿色合成等方向开展持续攻关。
从已公开的研究进展看,团队通过构建新型催化材料与反应策略,力图从源头减少副产物与能源消耗、提升反应效率与可控性:例如以钨氧簇基铜—有机框架分子结材料为核心,针对传统交叉脱氢偶联反应中污染与能耗偏高的问题提出改进思路;通过多钼酸盐与碳纳米管掺杂气凝胶泡沫复合,提升硫化物氧化电催化反应效率,为相关绿色过程提供了材料方案;同时围绕五元环β-酮酯氮原子插入这一合成难点发展新策略,为活性分子库构建与药物后期修饰提供更高效的工具。
相关成果发表于《德国应用化学》《自然·通讯》《先进功能材料》等国际权威期刊,显示出在机理认知、材料设计和方法学创新方面的综合推进。
这些进展并非“单点突破”,背后体现的是科研组织方式与平台体系的支撑。
2025年,团队获批国家自然科学基金面上项目,聚焦功能簇材料催化机理与结构优化等基础问题,为后续创新提供了稳定的研究牵引与问题导向。
与此同时,依托山东省化学储能与新型电池技术重点实验室等平台,团队整合校内外资源,联合多所高校形成跨领域协同,在项目支持与人才团队建设上形成合力,并获得山东省自然科学基金等多项课题资助。
总体来看,“面向机理的基础研究—面向场景的应用研究—面向落地的工程化验证”正在成为其推进路径,既补齐基础研究的深度,也增强成果转化的可用性。
从影响层面观察,绿色催化研究的价值不仅体现在学术前沿,更在于对产业现实问题的回应。
化工领域“减污降碳、提质增效”的要求持续提高,企业对高选择性、低能耗、可连续化运行的催化方案需求迫切。
该团队在深化与山东阳谷华泰化工股份有限公司合作的同时,积极拓展校企合作网络,与浙江浙聚科技有限公司、太钢(天津)能源装备有限公司等企业开展联合研发。
2025年团队累计签订横向项目4项,完成成果转化3项,横向及转化金额合计900余万元。
通过产业端的验证与反馈,科研问题得以更聚焦、技术迭代更快速,也进一步强化了“研以致用、以用促研”的闭环机制。
推进上述闭环,关键在于对策路径的系统化。
一方面,要以重大科学问题牵引核心材料与催化机理研究,持续提升原创性供给能力,避免“跟跑式创新”;另一方面,要把工艺放大、稳定性评估、成本核算和安全环保指标前置到研发流程中,减少转化阶段的试错成本。
同时,校企联合研发需要从“项目合作”走向“平台化协同”,围绕原料体系、反应器与工艺包、质量标准与评价体系等关键环节建立共同体,推动技术从实验室走向可复制、可推广的产业应用方案。
对地方层面而言,这类面向产业痛点的高校科研,有助于提升区域高端化学品与绿色制造的技术供给能力,促进创新链与产业链更紧密衔接。
面向未来,随着国家对绿色低碳发展与高端制造的持续部署,绿色催化与高端化学品合成技术有望迎来更广阔的应用空间。
下一步,相关团队若能在持续产出高水平基础成果的同时,进一步完善工程化验证与标准化体系,强化跨学科协同与企业场景牵引,将更有可能在关键材料体系、绿色合成工艺以及工业助剂等领域形成可规模化的“硬核”成果,为区域产业升级和高校高质量发展提供更坚实支撑。
从实验室的创新突破到生产线的实际应用,黄现强团队的成功实践诠释了高校科研工作者的使命担当。
在科技创新驱动高质量发展的新时代背景下,这种"顶天立地"的科研模式——既攀登学术高峰,又扎根产业需求,为我国实现科技自立自强提供了可资借鉴的范例。
随着更多"卡脖子"技术被攻克,高校科研力量必将在服务国家战略和产业发展中发挥更加重要的作用。