科学研究要发扬“顶天立地”的精神，研究最前沿的科技成果，服务最基础的实际问题。日前公布的“2024年度天津市科学技术奖”榜单中，共计200项成果入围，涉猎生产生活各个领域，这些前沿尖端科技更是与产业发展紧密结合，为经济社会发展提供实实在在的科技动力。近日，本报记者走访多个获奖项目团队及项目带头人，为读者揭开津城科学“天团”的神秘面纱。
地球资源日渐紧张的今天，如何实现资源的最大化使用效率，已经成为科研领域颇受关注的话题。日前刚刚发布的2024年度天津市科学技术奖名单中，南开大学化学院李兰冬教授团队完成的“分子筛限域吸附与催化”项目获得自然科学特等奖，该项目成果也正是实现了化石资源使用效率的大幅提升。
“从最初的天然矿石到分子筛概念提出，分子筛已经成为一类独特且重要的材料，一直以来都是研究的热点。当前，分子筛作为大规模工业应用的吸附剂与催化剂，在石油炼制、石油化工、煤化工等诸多领域发挥着重要作用。”作为此次获奖项目第一完成人的南开大学化学院李兰冬教授用结构模型为记者科普分子筛限域化学原理，并表示：“我们这个研究项目从空间约束与局域电场的角度研究分子筛限域化学，以期在分子层次上揭示分子筛限域化学本质，为高性能分子筛材料与过程的理性设计提供依据。这些成果将理论层面的认知逐渐变成可实现的化学过程。”
此次获得天津市科学技术奖自然科学特等奖的“分子筛限域吸附与催化”项目取得一系列创新性研究成果，主要科学发现点包括三方面：第一个发现点是，阐明分子筛限域酸催化反应路径与机理，指导高性能催化材料与反应过程的理性设计。构建了分子筛限域甲醇制烃完整反应网络与催化循环；实现了水参与的甲烷选择氧化制甲醇催化过程。第二个发现点是，设计构筑分子筛限域稳定单位点催化体系，实现小分子高效转化并阐明其催化作用机制。发展了骨架杂原子路易斯酸分子筛普适性构筑策略；发现了分子筛限域配位不饱和中心催化新体系与新机制。第三个发现点是，揭示分子筛限域空间内主客体相互作用机制，提出化学选择性炔烃/烯烃吸附分离新概念。首次提出了化学选择性炔烃/烯烃吸附分离新策略；实现了乙炔/二氧化碳高效分离过程。
“科学研究要‘顶天立地’，也就是从最基础的科学理论认知，面向真正的工业化应用。因此，我们始终将研究方向锁定国家与产业的需求。”李兰冬表示，这些基础科学的认知与技术的突破，将一些看似不可能的反应变成现实，更通过抑制副反应发生以达到资源的更高效利用，在产业合作层面也解决了一系列实际问题。例如，将甲烷氧化制甲醇的效率提升了多个数量级。
分子筛限域化学研究成果的获得是南开大学几代人的传承硕果，此次获奖项目完成人李兰冬和柴玉超既是科研伙伴，也是师生。李兰冬说：“几代人的成果不断更新迭代，过程中对于是否坚守这个研究领域有过多次讨论，但从未动摇。这是一个不那么热门的研究领域，出成果很慢，研究项目需要大量人力、物力、财力的投入，从2013年确定具体研究方向到如今各项成果逐渐获得认可，其实也是孤独前行的过程。与我们同期的多个团队，现在只有极少数还在坚持。”
李兰冬和他的团队在分子筛领域的研究从未停歇。“碳中和是当前关注的焦点，对于改善环境、实现绿色发展至关重要，我们在尝试研究新的反应途径助力碳中和。例如，目前还未实现的甲烷与二氧化碳共转化制乙酸反应，我们下一步将进行重点研究。”李兰冬教授提出了一些后期研发设想：“传统的化石资源转化领域，我们将进一步提升资源利用效率，在大化工过程实现原子经济性反应路线等。”
文/摄 记者 安元
原文链接：http://jinwanbaoepaper.enorth.com.cn/jwb/html/2025-05/07/content_87649_2143472.htm
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