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怀柔科学城新成果登上《科学》杂志

发布时间:2022/03/23 新闻 浏览:135

落户于怀柔科学城的中科合成油技术股份有限公司联合北京大学、中科院,共同攻克了乙烯聚合可视化的难题,首次以分子电影形式展示了表面乙烯聚合的反应过程,让这一微观反应原理具有了“眼见为实”的证据支撑。该成果于近日登上了全球顶级学术期刊《科学》杂志。

当下,乙烯聚合反应用于生产聚乙烯塑料,其每年产量超过一亿吨,是全球产量最大的塑料制品原料,被广泛应用于制造薄膜、容器、纤维和管材等生活用品,但其在催化剂作用下的微观反应过程一直没有被影像捕捉到,也因此,其反应机制一直存在着学术争议。

“如果能将乙烯聚合的反应过程用分子电影记录下来,那么对于解释其如何实现分子链引发将有了‘眼见为实’的证据。”中科合成油公司总经理李永旺介绍。为何这么多年始终无法用视频捕捉表面乙烯聚合的微观反应过程?李永旺告诉记者,这是由于当下的聚合反应很多催化剂的成份较为复杂,很难拍下单纯的分子链引发机制。

如何找到一个成份相对单一的催化剂来进行乙烯聚合反应拍摄?中科合成油表面科学实验室周雄研究员等人敏锐地发现,有一个现成的拍摄对象。那就是利用公司目前主营业务中的费托合成技术。通过这一技术,公司实现了将液态煤转化成合成油。“费托合成也可视为聚合体系,费托合成催化剂碳化铁极有可能也能活化乙烯聚合,因而解决了乙烯聚合体系模型化的困难。”周雄表示。

有了“演员”,实验室找到北京大学吴凯教授团队来做“摄影师”,利用超高空间分辨的单分子表征技术,从而得以在微观尺度上直观观察到这一经典聚合反应。研究团队综合多种实验手段和理论计算,确定了在没有引发剂存在时碳化铁表面的乙烯聚合机理。

3月11日,这一成果以《表面乙烯聚合乙烯插入机制的可视化》为题发表在世界学术顶刊《科学》杂志,杂志还将其列为当期置顶论文。德国慕尼黑大学JoostWintterlin教授撰写专文评论,认为该工作“不仅会引发学术兴趣,还可以对工业应用产生重要影响,相关过程决定了合成聚合物的物理性质和质量”。值得一提的是,该成果也是少有的以企业为第一完成单位的顶刊论文,体现了怀柔科学城鼓励产学研合作的理念。