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“微观筛孔”藏玄机分子：筛如何撬动万亿级化工产业
新材料产业关乎日常民生，也是支撑国家高质量发展、筑牢高端制造根基的关键一环。催化材料作为化工产业的“工业芯片”，是决定化学反应效率与方向的“加速器”与“导航员”，其中分子筛催化剂更是核心中的核心。
系列报道《蹲点全国重点实验室》，今天走进绿色化工与工业催化全国重点实验室，解码分子筛如何撬动万亿级化工产业，见证基础研究如何转化为新质生产力的国家样本。
微观筛孔藏玄机探秘分子筛核心科技
总台央视记者宋文瑾：一个碳纤维做的羽毛球拍，轻便但性能好，我身上穿的是一件防晒衣，轻薄而且透气，我们生活中衣食住行各方面的产品材料在不断升级，还涌现出了许多新材料，而这一切都离不开优质的化工原料，所以今天我们就带大家解码一位在化工原料制备中“低调”但是关键的“角色”——分子筛催化剂。
其实，分子筛催化剂的应用无处不在：小到衣食住行日常用品，大到风电叶片、轨道交通、航空航天……各行各业高性能材料的研发制造都依赖高纯度化工原料支撑，而炼制这些优质原料的“核心密码”就是分子筛催化剂。
总台央视记者宋文瑾：今天就让我们把视角缩小，探索奇妙的微观世界。分子筛催化剂，顾名思义，它们就像是给分子量身打造的一个个精密小筛子。内部布满了孔道，凭借这些大小不一的孔洞，只放行适配的分子顺利通过，让它们发生化学反应，最终转化成我们需要的物质材料。
凭借独特的筛分分子本领，分子筛催化剂能大幅提升原料转化率和纯度。但早年，分子筛核心技术被海外把控，不但价格高、断供风险还大，而如今，这一局面正在被我国自主研发的技术改写。
绿色化工与工业催化全国重点实验室副主任王振东：这台就是我们制备分子筛需要用到的关键设备，为分子筛晶体的生长提供了高温高压的反应环境，它就相当于我们生活中用的高压锅，48个高压锅放在一块，可以高通量地制备分子筛，这个就是我们的分子筛。
总台央视记者宋文瑾：看上去像粉末一样，像面粉一样。
绿色化工与工业催化全国重点实验室副主任王振东：是的，视觉上看就是这个样子，但实际上它是有非常丰富的微观结构的。这里面有大大小小的孔，就像筛子一样，可以实现分子的筛分，拿到我们想要的分子。
初步合成的分子筛还要接受一连串精密“体检”，确认内部孔道达标。X射线衍射仪就像微观X光机，用来检查孔道情况；不过，要想看清原子级细节，还要依托上海光源这样的“超级显微镜”。
总台央视记者宋文瑾：这里面真的是非常震撼，这个超大的环形是一个长达四百多米的环形加速器，电子束就在里面以接近光的速度飞行，同步辐射装置发射出来的光，强度是普通X光的百亿倍甚至千亿倍。
中石化(上海)石油化工研究院有限公司表征分析部主任刘俊彦：高强度的X光是从那个位置引入到实验室，打到样品上面之后，我们的检测器就可以检测到分子筛的微观结构，我们可以针对一些在动态反应过程中分子筛结构的变化，捕捉到非常准确的信息。
依托这些顶尖设备，经过数十年的攻关，实验室先后研发出SCM-14、SCM-15等多款具有自主知识产权的全新分子筛结构，获得国际分子筛协会授予的唯一结构代码，实现了我国工业企业在新结构分子筛合成领域“零的突破”。
从试验台到化工厂催化技术赋能产业升级
在实验室的微观世界里，记者解锁了分子筛催化剂的硬核科技。但一项核心技术，从实验室里的“克级样品”到工厂里的“万吨级产能”，中间隔着“放大效应”这道关键关卡——实验室里完美的反应条件，在工业装置中可能因为温度、压力的微小波动而完全失效。
科研团队不仅要攻克“从0到1”的基础研究难题，更要打通“从1到100”的产业化转化通道。一起走进生产一线，见证国产分子筛催化剂如何从科研成果变为产业升级的“核心动力”。
成功研制出分子筛是第一步，要让它真正服务于工业生产，必须先攻克规模化应用这一难题。实验室建起全套模拟生产线，就像催化剂的“实战考场”，完整还原工厂生产环境，提前测试它的性能、耐用度，为正式投产铺平道路。
中石化(上海)石油化工研究院有限公司首席专家刘文杰：重点实验室不光是实验室，实际上还是面向工业应用的，整个过程我们有催化剂的开发以及我们工艺设备的一些专家，通过放大，然后到工业化，这样很快能够实现目标。
在打磨量产技术的同时，绿色低碳始终贯穿研发全程。团队不断调整技术、优化生产流程，从源头减少废料与能耗，一改过去化工生产高消耗、高污染的旧模式。
中石化(上海)石油化工研究院有限公司首席专家刘文杰：在催化剂材料上，在制备过程中尽量地减少废水的排放以及废物的排放。一个是从源头上，第二个从过程上。从实验室到放大到最后的产业化，实现全过程的绿色化开发。
经过多重打磨，国产分子筛催化剂顺利走出实验室，落地国内多个大型化工生产一线，为传统化工产业绿色转型、提质增效提供了核心技术支撑。
安庆石化采用国产新型分子筛催化剂高效生产乙苯，并进一步生产出了满足高端新材料要求的高纯度苯乙烯，整个过程不但高效，还降低了碳排放。这种原料用途极广，汽车配件、家电外壳、保温建材、医用用品都离不开它。
中国石化安庆石化公司副总经理周洪波：依托这款新型催化剂的成功开发应用，苯乙烯产能足、品质稳、质量高，安庆市高新区已经吸引聚集了12家配套企业落户，实现了苯乙烯原料100%就地转化，下游产出的各类终端产品又进一步助力安徽省的汽车、家电、高端建材等重点产业发展，成功打造出上下游联动、闭环协同发展的完整产业链条。
据测算，每万吨高端分子筛催化剂可带动下游超过1000亿元的化工产业产值。目前，国产分子筛催化剂已在大庆、齐鲁、扬子等国内30余家大型石化企业得到应用，高端产品市场占有率从不足10%提升至60%以上，每年可为行业节省进口成本超百亿元，有力保障了我国化工产业链供应链的自主可控。
数字赋能与未来展望：打造绿色高端化工新生态
随着人工智能、大数据、数字孪生等技术的飞速发展，上海的一家全国重点实验室正在加速构建“智能催化”研发体系，推动催化技术向精准化、绿色化、智能化方向迈进，为我国化工产业的高质量发展注入新动能。
走进实验室智能化研发车间，全程无人值守的自动化设备有序运转，从原料配比、反应合成到产品检测，所有环节都由机器人精准完成。AI技术的引进，更是彻底颠覆了传统“试错式”的研发模式。
中石化(上海)石油化工研究院有限公司专家袁志庆：我们分子筛的领域也逐渐应用到了AI技术。以前我们开发一个分子筛，做出我们想要的这种性质的分子筛大概要一年的时间，现在我们甚至可能一个月都不用，大大节省了科研人员的宝贵时间。
智能研发体系不仅实现了研发效率的指数级提升，还能稳定把控每一批产品的品质，让新材料的更新迭代速度大幅加快。
从精细研发到实战检验再到全面投产，一颗小小的分子筛催化剂见证着国内化工产业的进阶之路。绿色化工与工业催化全国重点实验室用一项项关键核心技术突破，构建起从基础研究到工程应用的完整创新体系，为国内化工绿色转型注入强劲动力，更为全球催化领域的发展贡献了中国智慧。
(央视新闻客户端总台央视记者朱江张伟宋文瑾唐志坚盛瑾瑜)
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